[发明专利]一种石墨烯/水性聚氨酯复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种石墨烯/水性聚氨酯复合材料，其特征在于，所述石墨烯/水性聚氨酯复合材料的制备原料包括如下重量份数的组分：聚醚二醇30~40份、聚碳酸酯二醇8~12份、二异氰酸酯10~20份、扩链剂10~20份、三乙胺6~10份、有机磷阻燃剂1~5份、石墨烯1~5份和还原剂10~20份；

所述聚醚二醇包括聚四氢呋喃醚二醇和四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇；

所述聚四氢呋喃醚二醇和四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇的质量比为1:(2~5)；

所述扩链剂为二羟甲基丙酸、三羟甲基丙烷和1,6-己二醇的组合；

所述石墨烯水性聚氨酯复合材料的制备方法包括如下步骤：

（1）通过改进Hummers法制备得到氧化石墨烯分散液；

（2）将聚醚二醇、聚碳酸酯二醇和二异氰酸酯进行预聚反应后，将其与扩链剂、催化剂混合并进行聚合反应，然后向其中加入三乙胺，搅拌后，得到水性聚氨酯乳液；

（3）将步骤（1）得到的氧化石墨烯分散液、步骤（2）得到的水性聚氨酯乳液和还原剂反应后，向其中加入有机磷阻燃剂混合均匀，得到所述石墨烯/水性聚氨酯复合材料。

2.根据权利要求1所述的石墨烯/水性聚氨酯复合材料，其特征在于，所述聚醚二醇的数均分子量为1000~2000。

3.根据权利要求1所述的石墨烯/水性聚氨酯复合材料，其特征在于，所述聚碳酸酯二醇的重均分子量为1000~2000。

4.根据权利要求1或2所述的石墨烯/水性聚氨酯复合材料，其特征在于，所述二异氰酸酯选自异佛尔酮二异氰酸酯和/或六亚甲基二异氰酸酯。

5.根据权利要求1所述的石墨烯/水性聚氨酯复合材料，其特征在于，所述有机磷阻燃剂选自磷酸三(2,3-二溴丙基)酯和/或磷酸三(一氯丙)酯。

6.根据权利要求1所述的石墨烯/水性聚氨酯复合材料，其特征在于，所述还原剂选自水合肼和/或抗坏血酸。

7.根据权利要求1所述的石墨烯/水性聚氨酯复合材料，其特征在于，所述石墨烯/水性聚氨酯复合材料的制备原料中还包括催化剂0.1~2份。

8.根据权利要求1所述的石墨烯/水性聚氨酯复合材料，其特征在于，所述石墨烯/水性聚氨酯复合材料的制备原料中还包括有机溶剂80~150份。

9.根据权利要求8所述的石墨烯/水性聚氨酯复合材料，其特征在于，所述有机溶剂选自N-甲基-2-吡咯烷酮和/或丙酮。

10.一种如权利要求1-9中任一项所述的石墨烯/水性聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

（1）通过改进Hummers法制备得到氧化石墨烯分散液；

（2）将聚醚二醇、聚碳酸酯二醇和二异氰酸酯进行预聚反应后，将其与扩链剂、催化剂混合并进行聚合反应，然后向其中加入三乙胺，搅拌后，得到水性聚氨酯乳液；

（3）将步骤（1）得到的氧化石墨烯分散液、步骤（2）得到的水性聚氨酯乳液和还原剂反应后，向其中加入有机磷阻燃剂混合均匀，得到所述石墨烯/水性聚氨酯复合材料。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述预聚反应的反应温度为80~100℃。

12.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述预聚反应的反应时间为1~3 h。

13.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述聚合反应的反应温度为75~85℃。

14.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述聚合反应的时间为2~4h。