[发明专利]一种氧化石墨烯改性的憎水剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种氧化石墨烯改性的憎水剂及其制备方法和应用，属于保温材料领域。所述憎水剂包括如下重量份的原料：活性聚硅氧烷25～50份、乳化剂10～30份、氧化石墨烯5～10份、GO分散剂1～5份、消泡剂0.5～5份、偶联剂0.5～1份、水10～50份。本发明的憎水剂通过表面具有丰富活性含氧官能团的氧化石墨烯与聚硅氧烷之间的非共价键(氢键、π‑π堆积)相互作用，使得本发明的憎水剂具有一定的亲水性、与酚醛树脂(PF)匹配性好、防水性能优异、耐热性好、力学性能佳、耐候性好等优点，可用作岩棉、矿棉、膨胀珍珠岩等无机保温材料的生产过程中，提高岩棉等制品的抗压强度、抗折强度、耐热性和耐候性等。

技术领域

本发明涉及保温材料领域，具体地，涉及一种氧化石墨烯改性的憎水剂及其制备方法和应用。

背景技术

根据我国建筑节能减排和消防安全要求，建筑外墙外保温系统必须采用A级不燃保温材料，因此以岩棉、矿棉、膨胀珍珠岩为代表的无机保温材料(燃烧等级为A级)逐步替代如EPS(聚苯板)、XPS(挤塑板)、PU(聚氨酯板)等有机保温材料(燃烧等级为B级)。但这些无机保温材料存在一个防水性差的通病，容易吸潮，从而使保温性能急剧下降乃至丧失，导致外墙外保温系统变形甚至出现脱落的危险。

国家也出台了多个标准来严格要求岩棉制品的质量，具体如表1所示：

表1岩棉制品保温材料的指标标准

目前典型的岩棉制品处理工艺是将憎水剂、酚醛树脂、防尘油、偶联剂等混合稀释成溶液用喷嘴喷在岩棉纤维表面后送入固化炉固化成型。因此憎水剂和酚醛树脂的匹配性要良好，且是水溶性的，才能应用于岩棉憎水处理。

还有研究者在专利CN 105060737A采用聚二甲基硅氧烷+硅烷混合，再加入乳化剂、防霉剂和消泡剂等，合成了憎水剂，再应用于岩棉等材料。但制备的憎水剂仅仅是满足憎水率＞98％的要求，所得制品的其他性能如耐热性、耐候性等未作改善，功能较单一。

发明内容

本发明的目的是提供一种防水效果持久、耐候性和耐热性强的氧化石墨烯改性的憎水剂及其制备方法和应用，将改性的憎水剂直接喷涂在岩棉纤维上，获得的岩棉制品满足保温材料对防水性能的要求。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种氧化石墨烯改性的憎水剂，用于保温材料的制备，尤其是无机保温材料的制备，更在岩棉、矿棉、膨胀珍珠岩等无机保温材料的应用上效果显著，所述憎水剂包括如下重量份的原料：活性聚硅氧烷25～50份、乳化剂10～30份、氧化石墨烯5～10份、GO分散剂1～5份、消泡剂0.5～5份、偶联剂0.5～1份、水10～50份。

本发明的憎水剂通过表面具有丰富活性含氧官能团的氧化石墨烯与聚硅氧烷之间的非共价键(氢键、π-π堆积)相互作用，使得本发明的憎水剂具有一定的亲水性、与酚醛树脂(PF)匹配性好、防水性能优异、耐热性好、力学性能佳、耐候性好等优点，可用作岩棉、矿棉、膨胀珍珠岩等无机保温材料的生产过程中。

氧化石墨烯(Graphene oxide，简写为GO)是将石墨粉末在强酸作用下通过强氧化剂氧化和剥离后形成的纳米片层分散液，其片层结构类似于石墨烯，但GO在石墨烯的单层二维网状基础上多出了含氧官能团(如-COOH、-OH等)，具有亲水性，活性位点多。

本发明的憎水剂的主要成分为活性聚(有机)硅氧烷，是一类以重复的Si-O-Si键为骨架，硅原子上直接连接有机基团(以Si-C键相连)的聚合物，聚硅氧烷可分为硅油(脂)、硅树脂、硅橡胶以及硅烷偶联剂，其中，硅树脂可用作憎水剂。