[发明专利]磺化改性氧化石墨烯/高固含量水性聚氨酯的制备方法

权利要求书

1.磺化改性氧化石墨烯/高固含量水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)采用改进的Hummers法制备氧化石墨：将膨胀石墨、硝酸钠、浓硫酸混合均匀，在冰水浴中反应1h；然后加入高锰酸钾反应6h，缓慢加入去离子水稀释，再加入双氧水还原反应剩余的高锰酸钾，直至无气泡产生；静止待分层之后，倒掉上清液；依次用0.01mol/L盐酸、乙醇洗涤上述反应沉淀物，离心分离后将分离物放入透析袋中透析48～72h，直至pH达到6.5～7，同时用氯化钡检测无沉淀产生，冷冻干燥制得氧化石墨；

2)磺化改性氧化石墨烯的制备：取步骤1)制备的氧化石墨0.2～2g，氢氧化钠1.6～16g，加入200～1000ml去离子水，加入2-氯乙磺酸钠3～30g，在20℃～60℃、功率300W～1000w条件下超声反应1～5h；然后加入硝酸中和反应20～40min，至pH 6.5～7.5；5000～10000r/min条件下离心5-10min，去除上层液体，用乙醇洗涤混合物3-5次，冷冻干燥，制得磺化改性氧化石墨烯SGO；

3)SGO分散液制备：①将磺化改性氧化石墨烯超声分散在丙酮中，功率300w～600w条件下超声剥离0.5～2h，制得SGO丙酮或分散液，SGO浓度为0.5～5mg/ml；②将磺化改性氧化石墨烯超声分散在去离子水中，功率300w～600w条件下超声剥离0.5～2h，制得SGO水分散液，SGO浓度为0.5～10mg/ml；

4)制备SGO/高固含量水性聚氨酯：

①原位聚合法制备SGO/高固含量水性聚氨酯：将低聚物二元醇15～20g、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI 5～8g加入反应釜中，其中异氰酸酯和低聚物二元醇中n(-NCO):n(-OH)为(3～5)：1；加入有机锡类催化剂，80～90℃反应1～2h反应制得预聚体；加入预聚体质量2％～5％的亲水单体DMPA、SGO丙酮分散液30～100ml，SGO浓度为0.5～5mg/ml，继续反应2～4h；降温60℃，加入与亲水单体DMPA等摩尔量的小分子胺中和30min，加入去离子水20～40ml，在高速剪切力下乳化30min并减压蒸馏除去丙酮，制得固含量为40％-55％的水性聚氨酯乳液；

②原位聚合结合物理共混法制备SGO/高固含量水性聚氨酯：将低聚物二元醇15～20g、IPDI 5～8g加入反应釜中，其中n(-NCO):n(-OH)为(3～5)：1，加入有机锡类催化剂，80～90℃反应1～2h反应制得预聚体；加入预聚体质量2％～5％的亲水单体DMPA反应1h，加入SGO丙酮分散液30～100ml，SGO浓度为0.5～5mg/ml，继续反应1～3h；降温60℃，加入与DMPA等摩尔量的小分子胺中和30min，加入SGO水分散液20～30ml，SGO浓度为0.5～10mg/ml，在30～50℃高速剪切力下乳化30min并减压蒸馏除去丙酮，制得固含量为40％-55％水性聚氨酯乳液；

所述的步骤1)中膨胀石墨、硝酸钠、高锰酸钾质量比为1：(0.4～0.6)：(3～10)；膨胀石墨质量与浓硫酸体积比范围20～100mg/ml；

所述的步骤4)中低聚物二元醇包括聚四氢呋喃二元醇、聚碳酸酯二元醇或聚酯二元醇；有机锡类催化剂包括二丁基锡二月桂酸酯或二(十二烷基硫)二丁基锡；小分子胺包括三乙胺或二乙胺。