CN105017512A - 一种水性石墨烯导电醇酸树脂及其制备方法 - Google Patents

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本发明提供一种水性石墨烯导电醇酸树脂,采用蓖麻油酸、新戊二醇、三羟甲基丙烷、间苯、偏苯三酸酐、二乙二醇丁醚、丁醇、石墨烯二甲苯溶液为原料,传统的导电涂料,制备得到涂层的力学强度与导电率难以同时提高,且涂层的密度较大,这些问题大大限制其应用范围。而最近发展起来的以石墨烯作为导电填料有望解决上述导电涂料存在的问题,大大地拓展导电涂料的应用范围与领域。但石墨烯一般情况下很难分散到水性体系中,所以本发明从树脂合成上实现石墨烯均匀分散到水性醇酸树脂中。此树脂可以制备出高性能的导电涂料,可以解决传统的导电涂料,制备得到涂层的力学强度与导电率难以同时提高,且涂层的密度较大等问题。

Description

一种水性石墨烯导电醇酸树脂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种有机合成物,特别是涉及一种水性石墨烯导电醇酸树脂及其制备方法。
背景技术
石墨烯是一种新型材料,因为其密度小,力学强度大。此外,其载流子迁移率达200000cm2V-1s-1,超过商用硅片迁移率的10倍以上,具有比银还高的导电率。目前,导电涂料主要是采用添加导电填料,导电填料主要有金属系、金属/玻璃复合和炭系等。水性醇酸树脂是一种普遍的水性树脂,是制备导电涂料的一种重要原材料。水性石墨烯醇酸树脂文献上未见报道。传统的导电涂料,制备得到涂层的力学强度与导电率难以同时提高,且涂层的密度较大,这些问题大大限制其应用范围。而最近发展起来的以石墨烯作为导电填料有望解决上述导电涂料存在的问题,大大地拓展导电涂料的应用范围与领域。但石墨烯一般情况下很难分散到水性体系中,水性石墨烯醇酸树脂未见报道,所以本发明从树脂合成上实现石墨烯均匀分散到水性醇酸树脂中。此树脂可以制备出高性能的导电涂料。
发明内容
本发明提供一种水性石墨烯导电醇酸树脂及其制备方法,解决了传统的导电涂料,制备得到涂层的力学强度与导电率难以同时提高,且涂层的密度较大等问题。
本发明提供了一种水性石墨烯导电醇酸树脂,采用蓖麻油酸、新戊二醇、三羟甲基丙烷、间苯二甲酸、偏苯三酸酐、二乙二醇丁醚、丁醇、石墨烯二甲苯溶液为原料,其原料按重量百分比计为:
蓖麻油酸20-30%、新戊二醇5-10%、三羟甲基丙烷10-15%、间苯二甲酸15-20%、偏苯三酸酐酐5-10%、二乙二醇丁醚15-20%、丁醇10-15%、石墨烯二甲苯溶液5-100%。
优选的,所述原料按重量百分比计为:
蓖麻油酸25%、新戊二醇8%、三羟甲基丙烷14%、间苯二甲酸20%、偏苯三酸酐酐7%、二乙二醇丁醚16%、丁醇10%、石墨烯二甲苯溶液10%。
优选的,利用上述的原料制备水性石墨烯导电醇酸树脂的方法,包括如下步骤:
(1)将蓖麻油酸、新戊二醇、三羟甲基丙烷、间苯二甲酸、石墨烯二甲苯溶液加入反应釜内,盖好锅盖;
(2)在1-1.5h内将反应釜温度升至130-140℃后开始搅拌,同时通入CO2和冷凝水;
(3)在0.8-1.2h内将反应釜温度升至178-182℃,并在此温度下酯化反应0.8-1.2h;
(4)酯化反应完成后,在0.8-1.2h内将反应釜温度升至215-220℃,之后保持酯化直至反应物完全透明;
(5)当步骤(4)中反应物完全透明后,定时对反应物进行一次酸价的测定,当酸价降至≦8.5mgKOH/g,停止加热并通冷却水进行降温;
(6)当温度降至175-180℃时,加入偏苯三酸酐于175-180℃保持至酸价52-65mgKOH/g,停止加热通冷却水降温;
(7)当温度降至165-170℃,停止CO2的通入,加入二乙二醇丁醚和丁醇;
(8)继续降温至100-110℃之后,取出反应物过滤并包装。
优选的,所述步骤(2)中通入CO2后,控制反应釜内的压力在0.04-0.05Mpa。
优选的,所述步骤(4)中每隔0.4-0.6h对反应物进行取样,并观察透明状况。
优选的,所述步骤(5)中进行一次酸价的测定时,每隔0.4-0.6h测一次酸价,酸价≦10mgKOH/g时,14-16分钟测一次酸价。
优选的,所述石墨烯二甲苯溶液的浓度15-25g/L。
有益效果:本发明提供一种水性石墨烯导电醇酸树脂,采用蓖麻油酸、新戊二醇、三羟甲基丙烷、间苯二甲酸、偏苯三酸酐、二乙二醇丁醚、丁醇、石墨烯二甲苯溶液为原料,传统的导电涂料,制备得到涂层的力学强度与导电率难以同时提高,且涂层的密度较大,这些问题大大限制其应用范围。而最近发展起来的以石墨烯作为导电填料有望解决上述导电涂料存在的问题,大大地拓展导电涂料的应用范围与领域。但石墨烯一般情况下很难分散到水性体系中,水性石墨烯醇酸树脂未见报道,所以本发明从树脂合成上实现石墨烯均匀分散到水性醇酸树脂中。此树脂可以制备出高性能的导电涂料,可以解决传统的导电涂料,制备得到涂层的力学强度与导电率难以同时提高,且涂层的密度较大等问题。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施方式,进一步阐述本发明。
实施例1
本发明提供了一种水性石墨烯导电醇酸树脂,采用蓖麻油酸、新戊二醇、三羟甲基丙烷、间苯二甲酸、偏苯三酸酐、二乙二醇丁醚、丁醇、石墨烯二甲苯溶液为原料,其原料按重量百分比计为:
蓖麻油酸20%、新戊二醇5%、三羟甲基丙烷10%、间苯二甲酸15%、偏苯三酸酐酐5%、二乙二醇丁醚15%、丁醇10%、石墨烯二甲苯溶液5%。
利用上述的原料制备水性石墨烯导电醇酸树脂的方法,包括如下步骤:
(1)将蓖麻油酸、新戊二醇、三羟甲基丙烷、间苯二甲酸、石墨烯二甲苯溶液加入反应釜内,盖好锅盖;
(2)在1h内将反应釜温度升至130℃后开始搅拌,同时通入CO2和冷凝水;
(3)在0.8h内将反应釜温度升至178℃,并在此温度下酯化反应0.8h;
(4)酯化反应完成后,在0.8h内将反应釜温度升至215℃,之后保持酯化直至反应物完全透明;
(5)当步骤(4)中反应物完全透明后,定时对反应物进行一次酸价的测定,当酸价降至≦8.5mgKOH/g,停止加热并通冷却水进行降温;
(6)当温度降至175℃时,加入偏苯三酸酐于175℃保持至酸价52mgKOH/g,停止加热通冷却水降温;
(7)当温度降至165℃,停止CO2的通入,加入二乙二醇丁醚和丁醇;
(8)继续降温至100℃之后,取出反应物过滤并包装。
其中,所述步骤(2)中通入CO2后,控制反应釜内的压力在0.04Mpa,所述步骤(4)中每隔0.4h对反应物进行取样,并观察透明状况,所述步骤(5)中进行一次酸价的测定时,每隔0.4h测一次酸价,酸价≦10mgKOH/g时,14分钟测一次酸价,所述石墨烯二甲苯溶液的浓度15g/L。
实施例2
本发明提供了一种水性石墨烯导电醇酸树脂,采用蓖麻油酸、新戊二醇、三羟甲基丙烷、间苯二甲酸、偏苯三酸酐、二乙二醇丁醚、丁醇、石墨烯二甲苯溶液为原料,其原料按重量百分比计为:
蓖麻油酸25%、新戊二醇8%、三羟甲基丙烷14%、间苯二甲酸20%、偏苯三酸酐酐7%、二乙二醇丁醚16%、丁醇10%、石墨烯二甲苯溶液55%。
利用上述的原料制备水性石墨烯导电醇酸树脂的方法,包括如下步骤:
(1)将蓖麻油酸、新戊二醇、三羟甲基丙烷、间苯二甲酸、石墨烯二甲苯溶液加入反应釜内,盖好锅盖;
(2)在1.2h内将反应釜温度升至135℃后开始搅拌,同时通入CO2和冷凝水;
(3)在1h内将反应釜温度升至180℃,并在此温度下酯化反应1h;
(4)酯化反应完成后,在1h内将反应釜温度升至217℃,之后保持酯化直至反应物完全透明;
(5)当步骤(4)中反应物完全透明后,定时对反应物进行一次酸价的测定,当酸价降至≦8.5mgKOH/g,停止加热并通冷却水进行降温;
(6)当温度降至178℃时,加入偏苯三酸酐于178℃保持至酸价56mgKOH/g,停止加热通冷却水降温;
(7)当温度降至168℃,停止CO2的通入,加入二乙二醇丁醚和丁醇;
(8)继续降温至105℃之后,取出反应物过滤并包装。
其中,所述步骤(2)中通入CO2后,控制反应釜内的压力在0.04Mpa,所述步骤(4)中每隔0.5h对反应物进行取样,并观察透明状况,所述步骤(5)中进行一次酸价的测定时,每隔0.5h测一次酸价,酸价≦10mgKOH/g时,15分钟测一次酸价,所述石墨烯二甲苯溶液的浓度20g/L。。
实施例3
本发明提供了一种水性石墨烯导电醇酸树脂,采用蓖麻油酸、新戊二醇、三羟甲基丙烷、间苯二甲酸、偏苯三酸酐、二乙二醇丁醚、丁醇、石墨烯二甲苯溶液为原料,其原料按重量百分比计为:
蓖麻油酸30%、新戊二醇10%、三羟甲基丙烷15%、间苯二甲酸20%、偏苯三酸酐10%、二乙二醇丁醚20%、丁醇15%、石墨烯二甲苯溶液100%。
利用上述的原料制备水性石墨烯导电醇酸树脂的方法,包括如下步骤:
(1)将蓖麻油酸、新戊二醇、三羟甲基丙烷、间苯二甲酸、石墨烯二甲苯溶液加入反应釜内,盖好锅盖;
(2)在1.5h内将反应釜温度升至140℃后开始搅拌,同时通入CO2和冷凝水;
(3)在1.2h内将反应釜温度升至182℃,并在此温度下酯化反应1.2h;
(4)酯化反应完成后,在1.2h内将反应釜温度升至220℃,之后保持酯化直至反应物完全透明;
(5)当步骤(4)中反应物完全透明后,定时对反应物进行一次酸价的测定,当酸价降至≦8.5mgKOH/g,停止加热并通冷却水进行降温;
(6)当温度降至180℃时,加入偏苯三酸酐于180℃保持至酸价65mgKOH/g,停止加热通冷却水降温;
(7)当温度降至170℃,停止CO2的通入,加入二乙二醇丁醚和丁醇;
(8)继续降温至110℃之后,取出反应物过滤并包装。
其中,所述步骤(2)中通入CO2后,控制反应釜内的压力在0.05Mpa,所述步骤(4)中每隔0.6h对反应物进行取样,并观察透明状况,所述步骤(5)中进行一次酸价的测定时,每隔0.6h测一次酸价,酸价≦10mgKOH/g时,16分钟测一次酸价,所述石墨烯二甲苯溶液的浓度25g/L。
表1  各实施例的酸价的测定结果
  酸值(KOH/g) 固含 粘度(s)
实施例1 50 67 30-80
实施例2 55 70 30-80
实施例3 57 72 30-80
现有的技术参数 52 66 30-80
表2  各实施例的原材料来源
原材料 型号 原材料供应商
二乙二醇丁醚 工业级 PPG
丁醇 工业级 PPG
胡麻油酸 工业级 天津灯塔
间苯二甲酸 工业级 日本水岛工厂AGIC
新戊二醇 工业级 巴斯夫
偏苯三酸酐 工业级 美国HFR
三羟甲基丙烷 工业级 欧克新亚OXEA
石墨烯二甲苯溶液 20g/L 上海新池能源科技有限公司
本发明提供一种水性石墨烯导电醇酸树脂,采用蓖麻油酸、新戊二醇、三羟甲基丙烷、间苯二甲酸、偏苯三酸酐、二乙二醇丁醚、丁醇、石墨烯二甲苯溶液为原料,传统的导电涂料,制备得到涂层的力学强度与导电率难以同时提高,且涂层的密度较大,这些问题大大限制其应用范围。而最近发展起来的以石墨烯作为导电填料有望解决上述导电涂料存在的问题,大大地拓展导电涂料的应用范围与领域。但石墨烯一般情况下很难分散到水性体系中,水性石墨烯醇酸树脂未见报道,所以本发明从树脂合成上实现石墨烯均匀分散到水性醇酸树脂中。此树脂可以制备出高性能的导电涂料,可以解决传统的导电涂料,制备得到涂层的力学强度与导电率难以同时提高,且涂层的密度较大等问题。
由技术常识可知,本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此,上述公开的实施方案,就各方面而言,都只是举例说明,并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (7)

1.一种水性石墨烯导电醇酸树脂,其特征在于,采用蓖麻油酸、新戊二醇、三羟甲基丙烷、间苯、偏苯三酸酐、二乙二醇丁醚、丁醇、石墨烯二甲苯溶液为原料,其原料按重量百分比计为:
蓖麻油酸20-30%、新戊二醇5-10%、三羟甲基丙烷10-15%、间苯15-20%、偏苯三酸酐酐5-10%、二乙二醇丁醚15-20%、丁醇10-15%、石墨烯二甲苯溶液5-100%。
2.根据权利要求1所述的水性石墨烯导电醇酸树脂,其特征在于,所述原料按重量百分比计为:
蓖麻油酸25%、新戊二醇8%、三羟甲基丙烷14%、间苯20%、偏苯三酸酐酐7%、二乙二醇丁醚16%、丁醇10%、石墨烯二甲苯溶液10%。
3.一种制备权利要求1或2所述的水性石墨烯导电醇酸树脂的方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将蓖麻油酸、新戊二醇、三羟甲基丙烷、间苯、石墨烯二甲苯溶液加入反应釜内,盖好锅盖;
(2)在1-1.5h内将反应釜温度升至130-140℃后开始搅拌,同时通入CO2和冷凝水;
(3)在0.8-1.2h内将反应釜温度升至178-182℃,并在此温度下酯化反应0.8-1.2h;
(4)酯化反应完成后,在0.8-1.2h内将反应釜温度升至215-220℃,之后保持酯化直至反应物完全透明;
(5)当步骤(4)中反应物完全透明后,定时对反应物进行一次酸价的测定,当酸价降至≦8.5mgKOH/g,停止加热并通冷却水进行降温;
(6)当温度降至175-180℃时,加入偏苯三酸酐于175-180℃保持至酸价52-65mgKOH/g,停止加热通冷却水降温;
(7)当温度降至165-170℃,停止CO2的通入,加入二乙二醇丁醚和丁醇;
(8)继续降温至100-110℃之后,取出反应物过滤并包装。
4.根据权利要求3所述的水性石墨烯导电醇酸树脂的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中通入CO2后,控制反应釜内的压力在0.04-0.05Mpa。
5.根据权利要求3所述的水性石墨烯导电醇酸树脂的制备方法,其特征在于,所述步骤(4)中每隔0.4-0.6h对反应物进行取样,并观察透明状况。
6.根据权利要求3所述的水性石墨烯导电醇酸树脂的制备方法,其特征在于,所述步骤(5)中进行一次酸价的测定时,每隔0.4-0.6h测一次酸价,酸价≦10mgKOH/g时,14-16分钟测一次酸价。
7.根据权利要求1所述的一种水性石墨烯导电醇酸树脂,其特征在于,所述石墨烯二甲苯溶液的浓度15-25g/L。
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