[发明专利]一种聚丙烯酸酯功能化石墨烯改性聚氨酯复合涂料和制法

说明书

本发明涉及聚氨酯涂料技术领域，且公开了一种聚丙烯酸酯功能化石墨烯改性聚氨酯复合涂料，相对于纯聚氨酯涂料，聚丙烯酸酯功能化石墨烯改性聚氨酯复合涂料具有优秀的阻燃性与机械性能，在复合涂料燃烧时，氧化石墨烯形成保护性碳层，增加涂料的阻燃性，且石墨烯均匀分散在涂层中，增加了涂层的机械性能，含磷阻燃剂在受热形成聚偏磷酸，这不仅阻止燃烧，同时形成膨胀碳层，增加涂层的阻燃性，通过化学键的键合，增加阻燃涂料的使用寿命，其次，由于丙烯酸酯与聚氨酯搅拌共混时，聚氨酯与丙烯酸酯之间的分子链存在化学键键合，增加了交联密度，提升了复合涂料的机械性能。

技术领域

本发明涉及聚氨酯涂料技术领域，具体为一种聚丙烯酸酯功能化石墨烯改性聚氨酯复合涂料和制法。

背景技术

长期以来，火灾一直是灾难性问题，给人类生命和财产造成巨大损失，因此，为了减少火灾的影响，已采用了多种主动和被动防火方法，作为一种被动的防火方法，阻燃型涂料的应用必不可少，水性聚氨酯被认为是一种通用材料，并被广泛的应用在涂料领域中，但是，在某些极端的条件下，常规的水性聚氨酯材料通常很难满足要求，为了使水性聚氨酯材料具有良好的阻燃性和机械性能等优点能，已经进行了广泛的研究，而用功能单体改性聚氨酯的基本结构单元是当下最重要的研究方向之一。

丙烯酸酯涂料具有成本低，机械性能好等优点，使用丙烯酸酯改性聚氨酯涂料，能够形成优势互补，制备性能更加优异的涂料，膨胀型阻燃剂具有粒径小，涂层薄，施工方便，装饰性好等优点，可以满足阻燃性涂料的要求，当发生火灾时，它们可以通过形成厚的碳保护层来延迟热量进入内部基质，从而有时间进行灭火和人员疏散，因此，相应的应用和研究引起了世界范围的广泛关注，但常规的阻燃剂涂层存在一些缺点，例如，由阻燃剂容易受到机械损坏而脱落，从而严重降低了耐火性，除此之外，许多纳米填料也已被证明是有前途的增强剂，可以赋予聚合物复合涂料阻燃性能，石墨烯由于其大的比表面积，特定的层状结构，高的机械强度和良好的热稳定性而成为制备复合涂料的有效增强填料，但石墨烯片之间强烈的范德华相互作用使它易于在聚合物基体中重新堆积和附聚，这直接影响了复合涂料的性能。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种聚丙烯酸酯功能化石墨烯改性聚氨酯复合涂料和制法，解决了纯聚氨酯涂料阻燃性差和机械性能低的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种聚丙烯酸酯功能化石墨烯改性聚氨酯复合涂料，所述聚丙烯酸酯功能化石墨烯改性聚氨酯复合涂料制备方法包括以下步骤：

(1)向丙烯酸羟乙酯与三乙胺的混合液中加入含有9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物与四氯化碳的二氯甲烷混合溶液，进行反应，得到丙烯酸酯基磷杂菲衍生物，分子式为C₁₈H₁₇O₅P；

(2)丙烯酸丁酯，丙烯酸乙酯，丙烯酸，丙烯酸酯基磷杂菲衍生物，过氧二化苯甲酰和2,2,6,6-四甲基-1-哌啶氧化物放置在反应瓶，在氩气氛围下进行聚合反应，待反应结束后，得到TEMPO端基磷杂菲基丙烯酸酯；

(3)将氧化石墨烯和TEMPO端基磷杂菲基丙烯酸酯溶解在甲苯溶剂中，在氩气氛围下进行反应，待反应结束后，离心洗涤干燥，得到磷杂菲基丙烯酸酯接枝石墨烯；

(4)将水性聚氨酯分散均匀后，加入TEMPO端基磷杂菲基丙烯酸酯接枝石墨烯，乳化剂，水性消泡剂，水性流平剂，脂溶性抗氧化剂，搅拌均匀，得到聚丙烯酸酯功能化石墨烯改性聚氨酯复合涂料。

优选的，所述步骤(2)中丙烯酸丁酯，丙烯酸乙酯，丙烯酸，丙烯酸酯基磷杂菲衍生物，过氧二化苯甲酰和2,2,6,6-四甲基-1-哌啶氧化物之间的质量比为100:60-100:30-50:10-20:8-16:5-10。

优选的，所述步骤(2)中聚合反应的反应温度为110-140℃，反应时间为1-5h。