[发明专利]一种石墨烯增强丙烯酸聚氨酯水性涂料及其制备方法

说明书

本发明涉及水性涂料技术领域，具体涉及一种石墨烯增强丙烯酸聚氨酯水性涂料及其制备方法，包括如下重量份的原料：丙烯酸预聚体40‑50份、结构改性石墨烯30‑40份、活性单体15‑25份、光引发剂2‑4份、流平剂2‑3份和水30‑40份。本发明的固化形成的漆膜具有优良的漆膜硬度、漆膜附着力、漆膜柔韧性和漆膜抗冲击性等性能表现，且采用UV水性涂料的方式，具有经济、效率、生态、节能、多能的优点。

技术领域

本发明涉及水性涂料技术领域，具体涉及一种石墨烯增强丙烯酸聚氨酯水性涂料及其制备方法。

背景技术

涂料从溶剂的种类可分为油性和水性涂料。油性涂料是目前我国主要使用的，其是以各种有机溶剂作为分散和稀释介质，有机物质会在使用过程中挥发出来，并造成空气污染。近年来人们认识到油性涂料散发出的甲醛的有害物质可能是癌症的重要诱因，因而水性涂料的研究也趋于火热。相比较传统溶剂型油性涂料，水性涂料的环保优势非常突出，是由于以水为分散介质，避免或减少了传统油性涂料中的有机溶剂使用。目前，水性涂料在欧美等发达国家被广泛应用，市场占有率在60％以上。随着科技的进一步发展，水性涂料有望成为全球涂料行业发展的主流。

石墨烯具有独特的几何形状和新奇的物理性能：超高比表面积、优良的机械性能、高纵横比、高电迁移率、高热导率和优良的阻隔性能，以及原料经济易得。涂料领域中，常加入少量石墨烯提高涂料的防腐、耐磨和导电等性能。

但是石墨烯纳米薄片之间存在较大的范德华力和p-p堆叠，很容易发生堆叠和团聚，不仅会导致石墨烯的优异性能无法发挥，还会使材料性能劣化，限制其应用，这点在水性涂料中更为明显。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种石墨烯增强丙烯酸聚氨酯水性涂料及其制备方法，具有优良的机械性能。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种石墨烯增强丙烯酸聚氨酯水性涂料，包括如下重量份的原料：

丙烯酸预聚体 40-50份

结构改性石墨烯 30-40份

活性单体 15-25份

光引发剂 2-4份

流平剂 2-3份

水 30-40份；

所述结构改性石墨烯通过如下方法制得：

（1）将丁苯橡胶胶乳、氧化石墨烯和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯按重量比40-60:35-50:5-10进行混合，然后进行辐照反应，辐照剂量为10-20kGy，辐照时间为12-20h，然后过滤干燥，得到石墨烯插层改性纳米橡胶；

（2）将石墨烯插层改性纳米橡胶、醇解蓖麻油、甲基丙烯酸羟乙酯、引发剂BPO和水按重量比40-60:20-30:10-20:0.1-0.3:100的比例进行混合，升温至60-70℃并反应2-4h，得到混合溶液；

（3）往混合溶液加入二苯基甲烷二异氰酸酯、催化剂和阻聚剂，升温至50-60℃反应3-4h后，进行过滤干燥，即得到所述结构改性石墨烯，所述醇解蓖麻油和二苯基甲烷二异氰酸酯的质量比为20-30:100，所述催化剂的加入量为改性混合液的0.2-0.4wt%，所述阻聚剂的加入量为改性混合液的0.1-0.3wt%。