CN109735289A - 一种高分子复合材料胶黏剂配方及其制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高分子复合材料胶黏剂配方及其制作工艺，由以下质量份的组分制备而成：改性石墨烯2～8％、聚氨酯胶黏剂60～80％、活性稀释剂10～20％，合成出综合性能优良的石墨烯高分子材料胶黏剂。本发明与现有技术相比的优点在于：本发明，通过选择合适的分散剂和偶联剂，改善了石墨烯在胶黏剂中的分散性，并通过搅拌、砂磨、超声分散等工艺，实现石墨烯改性聚氨酯胶黏剂的制备。

Description

一种高分子复合材料胶黏剂配方及其制作工艺

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体是指一种高分子复合材料胶黏剂配方及其制作工艺。

背景技术

石墨烯是世界上最薄的防腐蚀材料，有“新材料之王”的美誉，石墨烯在防腐领域有很大用武之地。石墨烯具有极为优秀的导电、导热、超轻薄、超大比表面积等特性，可以成为改善胶黏剂性能、降低防腐胶黏剂成本的天然功能性材料。

伴随着生产和生活水平的提高，普通分子结构的胶黏剂已经远远不能满足人们的生产生活的应用，这时高分子材料和纳米材料成为改善各种材料性能的有效途径，高分子类聚合物和纳米聚合物成为胶黏剂重要的研究方向。在工业企业现代化的发展中，设备的集群规模和自动化程度越来越高，同时针对设备的安全连续生产的要求也越来越高，传统的以金属修复方法为主的设备维护工艺技术已经远远不能满足针对更多高新设备的维护需求，对此需要研发更多针对设备预防和现场解决的新技术和材料，为此本发明提供一种高分子复合材料胶黏剂，以便解决问题，满足新的应用需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对以上问题提供一种高分子复合材料胶黏剂。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种高分子复合材料胶黏剂配方及其制作工艺，由以下质量份的组分制备而成：改性石墨烯5～15％、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯60～80％、活性稀释剂20～30％、2～6％助剂，合成出综合性能优良的石墨烯高分子材料胶黏剂。

更进一步地，所述脂肪族聚氨酯丙烯酸酯由以下质量份的组分组成：聚丙二醇80～120份，二羟甲基丙酸10～20份，三乙胺3～8份，引发剂2-羟基-2甲基苯丙酮1.5～3份、二苯基二异氰酸酯50～100份，二月桂酸二丁基锡二月桂酸二丁基锡催化剂1～3份，增粘树脂松香甘油酯10～20份，氮丙啶交联剂2～5份、乙二胺6～8份、适量去离子水。

更进一步地，所述聚氨酯胶黏剂的制备方法为：

1)将聚丙二醇在120℃、0.097MPa的真空条件下脱水2h；

2)然后降温至60～65℃，加入二苯基二异氰酸酯，二月桂酸二丁基锡二月桂酸二丁基锡催化剂，引发剂2-羟基-2甲基苯丙酮1.5～3份，搅拌升温至温度80℃，搅拌反应1h；

3)加入二羟甲基丙酸，反应2～3h后，降温至40℃；

4)加入三乙胺反应0.5h，加入适量去离子水和乙二胺反应3～4h，得到脂肪族聚氨酯丙烯酸酯。

更进一步地，所述改性石墨烯的制备方法为：

1)将石墨烯和蓖麻油酸按摩尔比1:5进行称量；

2)首先将0.5mmol的石墨烯加入到过量的浓硝酸和10％的H2O2混合溶液中，加入少量的去离子水，加热溶解至澄清透明，继续加热出去过量的酸至出现黑色固体；

3)待冷却后加入无水乙醇，配制成石墨烯无水乙醇溶液；

4)然后在装有温度计、冷凝管、滴液漏斗的三口烧瓶中加入配体蓖麻油酸和50ml无水乙醇，将配制好的石墨烯无水乙醇溶液缓慢地滴加到三口烧瓶中，用饱和氢氧化钠溶液调节pH到6～7有大量的沉淀析出；

5)滴加完毕后将温度升高到55～80℃反应1.5～2h，静置过夜使沉淀完全析出；

6)将粗产物进行过滤，并且用无水乙醇、去离子水洗涤多次，置于真空干燥箱内60℃干燥6h，得到灰黑色粉末。

更进一步地，所述高分子材料胶黏剂的制备方法为：

1)取配方量的改性石墨烯、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、活性稀释剂以及助剂混合搅匀；

2)更进一步地，本发明所述石墨烯的改性方法有氧化石墨烯、还原型氧化石墨烯以及功能化的石墨烯衍生物；

3)更进一步地，所述活性稀释剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯；

4)更进一步地，所述助剂为防老剂、防腐剂中的一种或多种。

所述增粘树脂松香甘油酯的制备方法为：

将5～12份的液体松香酯、5～20份的松香甘油酯和4-9份的乙二醇单丁醚加入到反应器中，70℃～100℃下反应1～4小时，得到增粘树脂松香甘油酯。

所述氮丙啶交联剂的制备方法为：

1)在0～20℃下，将硫酸水溶液滴入乙醇胺水溶液中，滴加完毕后，继续搅拌反应15-30min；

2)将步骤1)中得到的混合体系减压浓缩至原体积的1/4，再升温至150～200℃，继续反应直至无水分蒸出；再在170℃下反应30～60分钟，冷却，得到β～氨基乙基硫酸酯粗品；

3)将步骤2)中所得的β～氨基乙基硫酸酯粗品与NaOH水溶液混合至完全溶解；

4)将步骤3)中所得的混合体系进行常压蒸馏，收集60～90v/v％的馏分，即氮丙啶的水溶液，冷却至5℃；

5)在5～12℃条件下，将丙烯酸酯的二氯乙烷溶液加入步骤4)所得的氮丙啶水溶液中，充分混合后继续保温搅拌8～10小时，即得氮丙啶交联剂。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明，通过选择合适的分散剂和偶联剂，改善了石墨烯在胶黏剂中的分散性，并通过搅拌、砂磨、超声分散等工艺，实现石墨烯改性聚氨酯胶黏剂的制备。

采用合理工艺，石墨烯改性聚氨酯胶黏的耐溶剂腐蚀性、耐水性均得到了提高。

本发明制备的高分子复合材料胶黏剂，在具备优异的胶黏性能的同时，体现出更好的耐候性，综合性能佳。

本发明采用环保制备方法，既具有溶剂型聚氨酯胶黏剂的性能，又克服了溶剂挥发对环境的污染。

具体实施方式

下面对本发明做进一步的详细说明。

本发明在具体实施时，一种高分子复合材料胶黏剂配方及其制作工艺，由以下质量份的组分制备而成：改性石墨烯5～15％、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯60～80％、活性稀释剂20～30％、2～6％助剂，合成出综合性能优良的石墨烯高分子材料胶黏剂。

所述聚氨酯由以下质量份的组分组成：聚丙二醇80～120份，二羟甲基丙酸10～20份，三乙胺3～8份，二苯基二异氰酸酯50～100份，二月桂酸二丁基锡催化剂二月桂酸二丁基锡1～3份，增粘树脂松香甘油酯10～20份，氮丙啶交联剂2～5份、乙二胺6～8份、引发剂2-羟基-2甲基苯丙酮1.5～3份、适量去离子水。

所述脂肪族聚氨酯丙烯酸酯的制备方法为：

1)将聚丙二醇在120℃、﹣0.097MPa的真空条件下脱水2h；

2)然后降温至60～65℃，加入二苯基二异氰酸酯，二月桂酸二丁基锡催化剂，引发剂2-羟基-2甲基苯丙酮，搅拌升温至温度80℃，搅拌反应1h；

3)加入二羟甲基丙酸，反应2～3h后，降温至40℃；

4)加入三乙胺反应0.5h，加入去离子水15～20份和乙二胺反应3～4h，得到脂肪族聚氨酯丙烯酸酯。

所述改性石墨烯的制备方法为：

1)将石墨烯和蓖麻油酸按摩尔比1:5进行称量；

2)首先将0.5mmol的石墨烯加入到过量的浓硝酸和10％的H2O2混合溶液中，加入少量的去离子水，加热溶解至澄清透明，继续加热出去过量的酸至出现黑色固体；

3)待冷却后加入无水乙醇，配制成石墨烯无水乙醇溶液；

4)然后在装有温度计、冷凝管、滴液漏斗的三口烧瓶中加入配体蓖麻油酸和50ml无水乙醇，将配制好的石墨烯无水乙醇溶液缓慢地滴加到三口烧瓶中，用饱和氢氧化钠溶液调节pH到6～7有大量的沉淀析出；

5)滴加完毕后将温度升高到55～80℃反应1.5～2h，静置过夜使沉淀完全析出；

6)将粗产物进行过滤，并且用无水乙醇、去离子水洗涤多次，置于真空干燥箱内60℃干燥6h，得到灰黑色粉末。

所述高分子材料胶黏剂的制备方法为：

1)取配方量的改性石墨烯、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、活性稀释剂、助剂，混合搅匀；

2)更进一步地，本发明所述石墨烯的改性方法有氧化石墨烯、还原型氧化石墨烯以及功能化的石墨烯衍生物；

3)更进一步地，所述活性稀释剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯；

4)更进一步地，所述助剂为防老剂、防腐剂中的一种或多种。

所述增粘树脂松香甘油酯的制备方法为：

将5～12份的液体松香酯、5～20份的松香甘油酯和4-9份的乙二醇单丁醚加入到反应器中，70℃～100℃下反应1～4小时，得到增粘树脂松香甘油酯。

所述氮丙啶交联剂的制备方法为：

1)在0～20℃下，将硫酸水溶液滴入乙醇胺水溶液中，滴加完毕后，继续搅拌反应15-30min；

2)将步骤1)中得到的混合体系减压浓缩至原体积的1/4，再升温至150～200℃，继续反应直至无水分蒸出；再在170℃下反应30～60分钟，冷却，得到β～氨基乙基硫酸酯粗品；

3)将步骤2)中所得的β～氨基乙基硫酸酯粗品与NaOH水溶液混合至完全溶解；

4)将步骤3)中所得的混合体系进行常压蒸馏，收集60～90v/v％的馏分，即氮丙啶的水溶液，冷却至5℃；

5)在5～12℃条件下，将丙烯酸酯的二氯乙烷溶液加入步骤4)所得的氮丙啶水溶液中，充分混合后继续保温搅拌8～10小时，即得氮丙啶交联剂。

实施例一：一种高分子复合材料胶黏剂，由以下质量份的组分制备而成：改性石墨烯8％、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯67％、活性稀释剂22％、3％助剂，合成出综合性能优良的石墨烯高分子材料胶黏剂。

聚氨酯由以下质量份的组分组成：聚丙二醇96份，二羟甲基丙酸15份，三乙胺5份，二苯基二异氰酸酯72份，二月桂酸二丁基锡二月桂酸二丁基锡催化剂1份，增粘树脂松香甘油酯19份，氮丙啶交联剂4份、乙二胺3份、引发剂2-羟基-2甲基苯丙酮1.5份、适量去离子水。

其制备工艺为：

(聚氨酯胶黏剂)

1)将聚丙二醇在120℃、0.097MPa的真空条件下脱水2h；

2)然后降温至60～65℃，加入二苯基二异氰酸酯，二月桂酸二丁基锡催化剂，引发剂2-羟基-2甲基苯丙酮，搅拌升温至温度80℃，搅拌反应1h；

3)加入二羟甲基丙酸，反应2h后，降温至40℃；

4)加入三乙胺反应0.5h，加入去离子水和乙二胺反应3h得到脂肪族聚氨酯丙烯酸酯。

(改性石墨烯的制备)

1)将石墨烯和蓖麻油酸按摩尔比1:5进行称量；

2)首先将0.5mmol的石墨烯加入到过量的浓硝酸和10％的H2O2混合溶液中，加入少量的去离子水，加热溶解至澄清透明，继续加热出去过量的酸至出现黑色固体；

3)待冷却后加入无水乙醇，配制成石墨烯无水乙醇溶液；

4)然后在装有温度计、冷凝管、滴液漏斗的三口烧瓶中加入配体蓖麻油酸和50ml无水乙醇，将配制好的石墨烯无水乙醇溶液缓慢地滴加到三口烧瓶中，用饱和氢氧化钠溶液调节pH到6～7有大量的沉淀析出；

5)滴加完毕后将温度升高到60℃反应1.5h，静置过夜使沉淀完全析出；

6)将粗产物进行过滤，并且用无水乙醇、去离子水洗涤多次，置于真空干燥箱内60℃干燥6h，得到灰黑色粉末。

(高分子材料胶黏剂的制备)

取改性石墨烯、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、活性稀释剂以及助剂混合搅匀。

更进一步地，本发明所述石墨烯的改性方法有氧化石墨烯、还原型氧化石墨烯以及功能化的石墨烯衍生物。

更进一步地，所述活性稀释剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。

更进一步地，所述助剂为防老剂、防腐剂中的一种或多种。

所述增粘树脂松香甘油酯的制备方法为：

将5～12份的液体松香酯、5～20份的松香甘油酯和4-9份的乙二醇单丁醚加入到反应器中，70℃～100℃下反应1～4小时，得到增粘树脂松香甘油酯。

所述氮丙啶交联剂的制备方法为：

1)在12℃下，将硫酸水溶液滴入乙醇胺水溶液中，滴加完毕后，继续搅拌反应23min；

2)将步骤1)中得到的混合体系减压浓缩至原体积的1/4，再升温至170℃，继续反应直至无水分蒸出；再在180℃下反应50分钟，冷却，得到β～氨基乙基硫酸酯粗品；

3)将步骤2)中所得的β～氨基乙基硫酸酯粗品与NaOH水溶液混合至完全溶解；

4)将步骤3)中所得的混合体系进行常压蒸馏，收集75v/v％的馏分，即氮丙啶的水溶液，冷却至5℃；

5)在8℃条件下，将丙烯酸酯的二氯乙烷溶液加入步骤4)所得的氮丙啶水溶液中，充分混合后继续保温搅拌9小时，即得氮丙啶交联剂。

实施例二：一种高分子复合材料胶黏剂配方及其制作工艺，由以下质量份的组分制备而成：改性石墨烯7％、聚氨酯胶黏剂80％、活性稀释剂10％以及3％助剂，合成出综合性能优良的石墨烯高分子材料胶黏剂。

聚氨酯由以下质量份的组分组成：聚丙二醇110份，二羟甲基丙酸20份，三乙胺7份，二苯基二异氰酸酯93份，二月桂酸二丁基锡二月桂酸二丁基锡催化剂3份，增粘树脂松香甘油酯11份，氮丙啶交联剂2份、乙二胺4份、引发剂2-羟基-2甲基苯丙酮3份、适量去离子水。该配比的胶黏剂温度适应性强，能够在温差较大的地区持续使用。

实施例三：对氮丙啶交联剂的制备方法进行进一步的限定，

1)在13℃下，将硫酸水溶液滴入乙醇胺水溶液中，滴加完毕后，继续搅拌反应20min；

2)将步骤1)中得到的混合体系减压浓缩至原体积的1/4，再升温至150～200℃，继续反应直至无水分蒸出；再在180℃下反应45分钟，冷却，得到β～氨基乙基硫酸酯粗品；

3)将步骤2)中所得的β～氨基乙基硫酸酯粗品与NaOH水溶液混合至完全溶解；

4)将步骤3)中所得的混合体系进行常压蒸馏，收集75v/v％的馏分，即氮丙啶的水溶液，冷却至5℃；

5)在8℃条件下，将丙烯酸酯的二氯乙烷溶液加入步骤4)所得的氮丙啶水溶液中，充分混合后继续保温搅拌9小时，即得氮丙啶交联剂。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，以上所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种高分子复合材料胶黏剂配方及其制作工艺，其特征在于：由以下质量比的组分制备而成：改性石墨烯5～15％、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯60～80％、活性稀释剂20～30％、2～6％助剂，合成出综合性能优良的石墨烯高分子材料胶黏剂。

2.根据权利要求1所述的一种高分子复合材料胶黏剂配方，其特征在于：所述脂肪族聚氨酯丙烯酸酯由以下质量份的组分组成：聚丙二醇80～120份，二羟甲基丙酸10～20份，三乙胺3～8份，引发剂2-羟基-2甲基苯丙酮1.5～3份，二苯基二异氰酸酯50～100份，二月桂酸二丁基锡二月桂酸二丁基锡催化剂1～3份，增粘树脂松香甘油酯10～20份，氮丙啶交联剂2～5份、乙二胺6～8份、适量去离子水。

3.据权利要求1所述的一种高分子复合材料胶黏剂配方及其制作工艺，其特征在于：所述脂肪族聚氨酯丙烯酸酯的制备方法为：

1)将聚丙二醇在120℃、0.097MPa的真空条件下脱水2h；

2)然后降温至60～65℃，加入二苯基二异氰酸酯，二月桂酸二丁基锡二月桂酸二丁基锡催化剂，引发剂2-羟基-2甲基苯丙酮，搅拌升温至温度80℃，搅拌反应1h；

3)加入二羟甲基丙酸，反应2～3h后，降温至40℃；

4)加入三乙胺反应0.5h，加入去离子水15～20份和乙二胺反应3～4h得到脂肪族聚氨酯丙烯酸酯。

4.据权利要求1所述的一种高分子复合材料胶黏剂配方及其制作工艺，其特征在于：所述改性石墨烯的制备方法为：

1)将石墨烯和蓖麻油酸按摩尔比1：5进行称量；

2)首先将0.5mmol的石墨烯加入到过量的浓硝酸和10％的H2O2混合溶液中，加入少量的去离子水，加热溶解至澄清透明，继续加热出去过量的酸至出现黑色固体；

3)待冷却后加入无水乙醇，配制成石墨烯无水乙醇溶液；

4)然后在装有温度计、冷凝管、滴液漏斗的三口烧瓶中加入配体蓖麻油酸和50ml无水乙醇，将配制好的石墨烯无水乙醇溶液缓慢地滴加到三口烧瓶中，用饱和氢氧化钠溶液调节pH到6～7有大量的沉淀析出；

5)滴加完毕后将温度升高到55～80℃反应1.5～2h，静置过夜使沉淀完全析出；

6)将粗产物进行过滤，并且用无水乙醇、去离子水洗涤多次，置于真空干燥箱内60℃干燥6h，得到灰黑色粉末。

5.据权利要求1所述的一种高分子复合材料胶黏剂配方及其制作工艺，其特征在于：所述高分子材料胶黏剂的制备方法为：

1)取配方量的改性石墨烯、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、活性稀释剂、助剂混合搅匀；

2)更进一步地，本发明所述石墨烯的改性方法有氧化石墨烯、还原型氧化石墨烯以及功能化的石墨烯衍生物；

3)更进一步地，所述活性稀释剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯；

4)更进一步地，所述助剂为防老剂、防腐剂中的一种或多种。