[发明专利]碳纳米管改性的导电阻燃性聚氨酯涂料与胶黏剂制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型的导电阻燃性涂料与胶黏剂，具体涉及一种碳纳米管改性的导电阻燃型水性聚氨酯涂料与胶黏剂的制备方法。

背景技术

水性聚氨酯胶粘剂以水作为介质，具有不燃、无毒、无环境污染、节省能源及易加工等优点。通过离聚体制得的水性聚氨酯胶粘剂分子链中存在库伦力和氢键作用，使其中胶粘性能等方面可与溶剂型聚氨酯胶粘剂媲美。同时可以通过改性获得各种性能的水性聚氨酯胶粘剂。

本专利首先用环氧树脂改性，可以提高胶黏剂的耐水性能和粘结强度。然后再合成过程中引入新型的纳米材料碳纳米管，借助改性后的碳纳米管与聚合物的化学嫁接作用而形成的亲和作用，充分利用碳纳米管的优良的导电性和化学稳定性能，旨在水性聚氨酯胶黏剂基质中构建导电网络结构。同时，加入到聚合物中的碳纳米管在聚合物燃烧过程中形成网络结构的积炭隔热保护层，致密且无裂纹，阻碍了热量传递，从而增强了聚合物的阻燃性（参考：碳纳米管/聚合物复合体系阻燃性能的研究进展[J].纺织学报2009,3（30）：136-142）。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种高分散性碳纳米管基水性聚氨酯涂料与胶黏剂的制备方法，提高碳纳米管在聚氨酯乳液中的分散性和增强与聚氨酯基体的界面结合力，得到高分散性的碳纳米管基水性聚氨酯复合材料，以提高水性聚氨酯涂料与胶黏剂的导电性和阻燃性。

本发明采用的技术方案如下：

碳纳米管改性的导电阻燃性聚氨酯涂料与胶黏剂制备方法，其特征在于制备步骤如下：

（1）制备酰胺化碳纳米管

将一定比例的碳纳米管加入到质子酸中混合，反应温度为50~70℃，在超声功率为200W、超声频率为40KHz的超声波清洗器中冷凝回流1~5h，超声后用250~350mL去离子水稀释，然后用直径为0.2μm的微孔滤膜抽滤，去离子水反复洗涤直至中性，最后在105℃下烘12h，研磨至微细粉末状，即得羧基化碳纳米管；其中，每100mL质子酸加入的碳纳米管量为0.01g~0.5g；

将制得的羧基化碳纳米管加入到50~150mL二甲基甲酰胺溶剂中，加入丙烯酰胺和分散剂、稳定剂聚乙烯亚胺，在功率为200W、频率为40KHz条件下超声分散10~60 min，然后置于60~80℃恒温水浴中反应48~72h后，分别用25~50mL二甲基甲酰胺溶剂、25~50mL去离子水洗涤，过滤后在105℃下真空干燥12h，得到酰胺化碳纳米管；其中所述的羧基化碳纳米管、丙烯酰胺、分散剂吐温20和稳定剂聚乙烯亚胺的用量比例为以下重量份：羧基化碳纳米管4~30份，丙烯酰胺30~250份，分散剂15~30份，稳定剂10~30份；

（2）制备碳纳米管改性的导电阻燃性聚氨酯涂料与胶黏剂

在二月桂酸二丁基锡存在的条件下，加入聚乙二醇，亲水扩链剂二羟甲基丁酸，酰胺化的碳纳米管，在温度50℃的条件下通氮气10min，升温至65~85℃，加入2，4-甲苯二异氰酸酯，当NCO基团含量达到6.4%时，加入大分子扩链剂环氧树脂，继续反应1h，然后降温至60℃，加入小分子扩链交联剂三羟甲基丙烷，反应1h，再降温到50℃用三乙胺中和成盐，加去离子水中和到pH为7，搅拌乳化30min，降温后出料，即得碳纳米管改性导电阻燃性聚氨酯涂料与胶黏剂；

其中所用组分的用量比例为以下重量份：聚乙二醇30~50份，2，4-甲苯二异氰酸酯13~23份，二羟甲基丁酸3~5份，环氧树脂1~5份，三羟甲基丙烷1~3份，三乙胺2~4份，二月桂酸二丁基锡0.02~0.08份，酰胺化碳纳米管0.01~0.25份；