[发明专利]一种改性氰酸酯涂料

说明书

本发明提供了一种改性氰酸酯涂料，包括：环氧基团修饰的石墨烯；氰酸酯类树脂；非反应型稀释剂四氢呋喃。与现有技术相比，本发明以含有一定链段长度的环氧基团修饰的石墨烯对氰酸酯涂料进行改性，环氧基团修饰的石墨烯表面具有足够数量的环氧链段阻止片层之间集聚，具有实现石墨烯分散足够的空间位阻，同时，特定长度的环氧烷基链可实现石墨烯纳米材料的液态化，鉴于氰酸酯类树脂在高温固化过程中表现出的超低黏度，液态化的环氧基团修饰的石墨烯更有利于在氰酸酯类树脂中的均匀分散；此外，石墨烯表面的环氧官能团在氰酸酯类树脂固化的过程中可与氰酸酯中间产物三嗪环反应，加速了其固化过程。

技术领域

本发明属于涂料技术领域，尤其涉及一种改性氰酸酯涂料。

背景技术

氰酸酯树脂是20世纪60年代开发的，分子结构中含有两个或两个以上氰酸酯官能团(－OCN)的一类材料，该树脂固化后会生成以三嗪环结构为主的网状高聚物。相比于环氧树脂、聚氨酯等常用胶黏剂树脂材料，氰酸酯固化物具有优良耐热性能的和力学性能。另外氰酸酯固化物还具有吸水率低、成型收缩率低、可耐湿热、阻燃、粘结性好、透波性能优异等特点。目前，氰酸酯材料已经被用于高性能聚合物基复合材料和耐高温涂层材料使用。

尽管相比于同类材料，氰酸酯树脂已经在工业应用领域展现出了更为良好的应用前景，但该材料自身仍然存在一些不足，最为典型的就是其脆性，这也限制了氰酸酯树脂在更严苛环境下的应用。

通过纳米材料掺杂改性是提高氰酸酯固化物性能，拓宽其应用领域的有效手段。姚雪丽等人(复合材料学报2006，23(3)：54-59)通过高速均质剪切法向氰酸酯中添加了微量的纳米二氧化硅粒子。研究结果表明，极少量二氧化硅粒子的添加最大可将材料的冲击强度提高80％以上，耐热温度提高近30℃。不过姚雪丽等人也在另一项工作中(材料工程2006，(5)：3-6)对纳米二氧化硅粒子在氰酸酯树脂中的三种分散工艺，包括研磨法、偶联剂表面处理法和高速均质剪切法进行了比较，通过固化物力学和热性能来判断，研磨对于纳米材料的分散最为有利。结合很多其它纳米复合材料在基础研究和实际应用中所发现或出现的问题来看，纳米材料的良好分散是能够大幅度提高基体材料性能的关键因素。

作为特殊的具有单层结构的碳材料，石墨烯具有超大比表面积和极其优异的导热、导电、强度、韧性等性能。但是在实际应用过程中，无论是独立使用还是与其它材料复合，石墨烯所面临的关键问题之一也是分散。由于石墨烯片层间具有强烈的π-π相互作用，石墨烯片层极容易发生不可逆的团聚现象，在石墨烯改性材料中，石墨烯无法以单层状态分散于基体材料中，甚至出现明显的集聚，使得材料无法达到预期的改性效果。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种具有较好力学及热学性能的改性氰酸酯涂料。

本发明提供了一种改性氰酸酯涂料，包括：

环氧基团修饰的石墨烯；

氰酸酯类树脂；

非反应型稀释剂四氢呋喃；

所述环氧基团修饰的石墨烯按照以下步骤进行制备：

S1)将氧化石墨烯分散于四氢呋喃中，得到氧化石墨烯胶体溶液；

S2)将所述氧化石墨烯胶体溶液与酸酐类化合物混合，辐照，得到改性的氧化石墨烯；所述酸酐类化合物包含二甲酸酐结构或靛红酸酐结构；

S3)将所述改性的氧化石墨烯经水解后，得到羧基改性石墨烯；

S4)将所述羧基改性石墨烯与C1～C3的醇溶剂进行酯化反应，得到第一中间产物；

S5)将所述第一中间产物与式(I)所示的格氏试剂反应，得到第二中间产物；

其中，m为2～10的整数，X′为卤素；