[发明专利]一种石墨烯原位改性聚氨酯及高物性合成革制造方法

说明书

技术领域

本发明属于合成革制造领域，具体涉及一种石墨烯原位改性聚氨酯及高物性合成革制造方法。

背景技术

我国是世界人造革、合成革生产和消费大国。目前，我国有1000多家人造革、合成革企业，385家规模以上企业，2000多家后段企业（后整理），500多家原材料、机械设备企业，10000多家人造革、合成革超纤革档口贸易商，年产量70余亿平米，占到了世界总产量的73%。根据国家统计局对规模以上企业合成革产量统计，2010年我国合成革总体产量218.9万吨，合39亿平米，比我国GDP增长率高出几乎一倍，显示我国合成革产业的强劲增长。

我国是世界合成革生产大国，但并非强国。日本的可乐丽、帝人、东丽、钟纺等几家公司代表着全球合成革产业的最高水平；韩国掌握着超细纤维合成革的生产技术和汽车内饰革市场；中国台湾引领合成革机械制造；“意大利制造”标签的合成革制品蜚声世界。2010年意大利合成革制品的出口量依然保持了6.9%的强劲增长势头，几乎垄断了全球的高端产品市场。

我国人造革、合成革工业始于70年代末，当时全套引进日本和台湾等地技术，虽然经过近30年的发展，很多技术如DMF回收技术、废水回用技术、机械制造技术等已达到国际先进水平，但是人造革、合成革的制造工艺和材料仍然沿袭传统的工艺和材料，所生产的合成革大多质次档低，缺乏市场竞争力。例如国外开发的生态合成革因其良好的功能性和生态环保性，价格由普通每吨3784.26美元提高至每吨7700.89美元，价格高出两倍。又如具有高度仿真性的超纤合成革平均进口单价为12000美元/吨，约150元/米，而平均出口单价为3600美元/吨，约45元/米，价格不及进口产品价格的三分之一。因此，如何用高新技术来改造传统产业，提升合成革的产品等级或国际市场竞争力，是维系合成革产业可持续发展的关键。

合成革制造的主要涂层材料为聚氨酯，聚氨酯的物性决定着合成革的最终物性。合成革在耐水解性、耐寒性、防粘性、抗静电性、抗菌防霉性、耐磨、耐刮性、耐老化性（抗UV）、蓄能性、电磁屏蔽性、阻燃抑烟性等均与树脂的物性密切相关。为了提高聚氨酯的物性，前人进行了大量的改性工作，但往往顾此失彼，提高某一性能以牺牲其它性能为代价，而且一种改性方法无法提升聚氨酯和合成革的多项性能。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种石墨烯原位改性聚氨酯及高物性合成革制造方法。

石墨烯（Graphene）是由碳原子以sp²杂化连接的单原子层构成的、其基本结构单元为有机材料中最稳定的六元环新型二维原子晶体（二维纳米，单层厚0.35nm）。石墨烯是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，被称为“黑金”，是“新材料之王”。在太阳能电池、传感器、纳米电子学、高性能纳电子器件、复合材料、场发射材料、气体传感器及储能材料等领域具有广泛的应用前景。将石墨烯用于合成革的制造，可望大幅提高合成革涂层的的耐磨耐刮性（润滑）、抗静电性、抗菌防霉性、耐老化和抗UV（电子激发）性、吸波性等综合性能。

本发明提供的一种石墨烯原位改性聚氨酯及高物性合成革制造方法，其特征在于：

（1）将石墨烯先进行亲油改性，解决了石墨烯在聚氨酯中不易分散的技术难题；

（2）聚氨酯作为分散载体能很好润湿、分散固体石墨烯粉体，对石墨烯有很好的包容作用；

（3）石墨烯的引入，能有效提升合成革涂层的耐热性、耐老化性、导电性、电磁屏蔽性和阻燃性等综合性能，全面提升了合成革的质量等级；

（4）石墨烯原位改性聚氨酯及高物性合成革制造方法，既不改变传统的工艺和设备，又能适合多种合成革的制造，具有明显创新性。

本发明提供的一种石墨烯原位改性聚氨酯及高物性合成革制造方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）石墨烯的改性（重量份）

将10份石墨烯加入90份润湿剂（有机溶剂）中，加入5-10份有机硅偶联剂，于70℃下，反应24h,得到亲油改性的石墨烯；

（2）石墨烯原位改性聚氨酯浆料的制备（重量份）；

①表面处理剂的制备：在100份固含量20-30%的表面处理用聚氨酯中加入0.5-1.0份改性石墨烯，适量润湿流平剂、消泡剂、增稠剂等助剂、色浆混合均匀，获得石墨烯原位改性的表面处理剂；

②面层浆料的制备：在100份固含量30-35%的面层用聚氨酯溶液中，加入0.3-0.5份改性石墨烯，适量流平剂、消泡剂、增稠剂等助剂、色浆混合均匀，获得石墨烯原位改性的面层浆料；