[发明专利]一种石墨烯/环氧丙烯酸复合树脂及其IMD油墨的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及油墨技术领域，具体地说，涉及一种石墨烯/环氧丙烯酸复合树脂及其IMD油墨与制备方法。

背景技术

IMD油墨需要满足塑料产品模内装饰热转印技术工艺的高温和冲压工序，要求IMD油墨需具有耐高温性(热注塑成型温度300度30s不褪色)，以及良好的柔韧性、耐冲击性、粘结性、耐水耐酸碱性。目前市场上的传统油墨在200度高温就会发生温变，很难满足耐300度高温的性能要求，更无法满足以上综合性能的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种石墨烯/环氧丙烯酸复合树脂及其IMD油墨的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种石墨烯/环氧丙烯酸复合树脂，由如下方法制备而成：以石墨为原料，利用氧化剂通过Hummers法制备氧化石墨，利用超声波对氧化石墨进行剥离制备得到氧化石墨烯，采用硅烷偶联剂对氧化石墨烯进行表面改性制备得到改性石墨烯，经还原剂还原后得到还原改性石墨烯，并与丙烯酸类单体通过原位聚合法制备出石墨烯/环氧丙烯酸树脂。

在上述的石墨烯/环氧丙烯酸复合树脂中，所述的氧化剂为重铬酸钾、高锰酸钾、次氯酸钾或浓硫酸。

在上述的石墨烯/环氧丙烯酸复合树脂中，所述的硅烷偶联剂是乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。

在上述的石墨烯/环氧丙烯酸复合树脂中，所述的丙烯酸酯类单体是苯乙烯、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯中的一种或几种的混合物。

上述石墨烯/环氧丙烯酸复合树脂的制备方法，包括如下步骤：

(1)氧化石墨的制备方法：在三口烧瓶中加入50-200份的酸，并将其放置在冰浴中，然后加入1-2份的亚硝酸盐和2-3份的鳞片石墨，搅拌均匀，分批将7-8份的氧化剂加入烧瓶中，混合过程需控制其反应温度低于10℃，并反应2h；再升温至35±2℃，反应30min；滴加去离子水，升温至98℃，反应30min；然后加入350份热水稀释，接着加入5-10份的30％H₂O₂溶液中和未反应的氧化剂，分散液的颜色由棕褐色变为亮黄色；趁热过滤分散液，并用500-750份稀盐酸(1:10体积比)洗涤除去大部分的金属离子和酸根离子；将洗涤后的氧化石墨装入透析袋中，放入去离子水中透析，直至透析液显中性；最后将其放入真空干燥箱中，在70℃条件下干燥，即得干燥的氧化石墨粉末，前述的份数是指重量份；

(2)再利用超声波仪对氧化石墨进行剥离制备氧化石墨烯，取以上制备得到的0.2-0.8份氧化石墨烯粉末，加入2-10份水和50-200份溶剂，超声分散氧化石墨烯分散液；

(3)改性氧化石墨烯的制备方法：取0.2-0.8份的氧化石墨烯粉末，加入2-6份水和100份溶剂，超声分散，得到氧化石墨烯分散液；用醋酸或盐酸将分散液pH值调到3-5之间；将10-40份(10wt％)改性剂滴加入氧化石墨烯分散液中；接着将以上分散液加入烧瓶中，在50℃下搅拌后得到80-140份的氧化石墨烯分散液；最后将得到的分散液加入乙醇萃取未反应掉的改性剂数次后，真空干燥得到改性氧化石墨烯，再次加入溶液中，超声分散后得到改性氧化石墨烯分散液；

(4)还原改性氧化石墨烯的制备方法：取以上123.4份的改性氧化石墨烯分散液，加入160份H₂O，超声30min后，加入0.5-2份还原剂和20份H₂O，接着超声30min；转移到三口烧瓶中，在95℃条件下搅拌，用水洗涤3次，过滤除去反应生成的盐，再用DMF洗涤一次，最后将其分散在52份溶剂中得到还原改性氧化石墨烯分散液；

所述还原剂为亚硫酸氢钠；

(5)原位聚合法制备改性石墨烯/环氧丙烯酸树脂：取还原改性氧化石墨烯分散液作为釜液，加入混合单体，加入引发剂，在80℃下反应得到石墨烯/环氧丙烯酸复合树脂。

一种石墨烯/环氧丙烯酸基聚氨酯基IMD油墨，由如下重量份数的组分组成：