[发明专利]磺酸化石墨烯改性水性聚氨酯树脂及制法

说明书

本发明公开了一种磺酸化石墨烯改性水性聚氨酯树脂及制法，所述磺酸化石墨烯改性水性聚氨酯树脂，是采用包括如下重量份数的组分制备的：聚二元醇8％～20％，反应性硅油2.0％～4.5％，二异氰酸酯4.0％～10.0％，扩链剂.0％～3.0％，催化剂0.001％～0.003％，抗氧化剂0.4％～0.8％，去离子水60％～75％，三乙胺0.5％～1.5％，乙二胺0.4％～1.2％，磺酸化石墨烯0.02～0.10％，本发明制得的磺酸化石墨烯改性水性聚氨酯树脂，制成合成革后，具有优异机械强度、良好的耐水性、耐酸碱性和耐高温性能等特点。

技术领域

本发明涉及改性水性聚氨酯树脂及制法。

背景技术

聚氨酯树脂应用于合成革产业已经有五十多年的历史，涉及服装、鞋材、箱包、家居装饰及汽车等各个领域，随着人们对生活品质的更高追求，环保型合成革的需求越来越大。水性聚氨酯以水代替有机溶剂作为分散介质，其分散液中不含或含有极少量有机溶剂，涂膜具有不燃、无毒、节能和不污染环境等特点，目前水性聚氨酯产品已大量用于皮革修饰剂领域。水性聚氨酯应用最广泛的是内乳化法,即在聚氨酯分子链段中引入亲水性成分，无需乳化剂即可形成稳定乳液的方法，如常用的二羟甲基丙酸(DMPA)，其优点是分子量小，且由于位阻作用大部分羧基得以保留，因而具有较高乳化效率。离子型小分子的引入带给聚氨酯亲水性的同时，也造成水性聚氨酯相对于溶剂型聚氨酯较差的机械性能，耐热性和耐水性差。

石墨烯是一种新型二维纳米材料，基本结构单元为sp2杂化碳原子构成的六圆环，厚度仅为一个碳原子厚度，石墨烯近乎透明，具有良好的导热性能和异常高的机械强度，其独特的结构具有巨大的比表面积，与大部分材料相比具备良好的相容性，是复合材料的理想模板和载体。但石墨烯巨大的表面能使得其极易在体系中团聚，形成类石墨结构，丧失其独特性能并影响体系的相容性，大部分研究通过加入硅烷偶联剂，聚乙烯吡咯烷酮等分散剂改善石墨烯在复合材料中的分散，但团聚现象仍然存在，而且分散剂的引入会影响材料的综合性能。申请号为201510289998.6的中国专利申请中公开了一种石墨烯/水性聚氨酯复合材料的制备方法，首先采用改进的Hummers法制得氧化石墨烯水分散液；然后利用乙二胺还原改性氧化石墨烯得到改性石墨烯水溶液；再以二异氰酸酯、低聚物二元醇及扩链剂，合成线性聚氨酯预聚体；最后向线性聚氨酯预聚体中加入中和剂进行中和，将改性石墨烯水溶液与其共混，制得石墨烯/水性聚氨酯复合材料。但是该体系中还原态的石墨烯无法单层分散，将团聚在复合材料中，影响复合材料的流平性和机械性能。

发明内容

本发明的目的是磺酸化石墨烯改性水性聚氨酯树脂及制法，以克服现有技术的不足。

所述的磺酸化石墨烯改性水性聚氨酯树脂，是采用包括如下重量份数的组分制备的：

各个组分的百分比之和为100％。

所述的聚二元醇为聚酯二元醇和聚醚二元醇的混合物，重量比为：聚酯二元醇∶聚醚二元醇＝1∶1～4；

所述聚酯二元醇为数均分子量1000～2000的聚碳酸酯二元醇与数均分子量1000～3000的聚己二酸1,4-丁二醇酯二元醇的混合物，重量比为：聚碳酸酯二元醇:聚己二酸1,4-丁二醇酯二元醇＝1∶1～2；

所述聚醚二元醇为数均分子量1000～2000的聚四氢呋喃二元醇与数均分子量1000～2000的聚氧化丙烯二元醇的混合物，重量比为：聚四氢呋喃二元醇:聚氧化丙烯二元醇＝1∶0.5～1；

所述反应性硅油包括氨基硅油、羟基硅油、聚醚改性羟基硅油中的一种或多种的混合物，数均分子量为1000～3000，官能度为2；

所述的扩链剂为非离子型扩链剂和离子型扩链剂的混合物，所述非离子型扩链剂和离子型扩链剂的重量比为1:0.5～1.5，优选1:0.5～1.15；