CN111394039A - 一种石墨烯纳米三防胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种石墨烯纳米三防胶，包括以下质量百分比组分：改性聚氨酯树脂:20‑30％；功能性二维纳米片状石墨烯：20‑30％；聚氨酯固化剂MDI：20‑30％；消泡剂：1‑5％；疏水性气相二氧化硅：1‑5％；石墨烯分散剂：15‑25％。该石墨烯纳米三防胶制备时先按照上述质量百分比的各组分备料；再将准备好的改性聚氨酯树脂加入到反应釜中，升温至50‑55℃的情况下加入石墨烯分散剂和功能性二维纳米片状石墨烯，充分搅拌均匀，再冷却至20‑25℃，之后分别加入疏水性气象二氧化硅，消泡剂，聚氨酯固化剂MDI，完全搅拌混匀，得到成品，并测试分装。本发明粘结强度高、耐盐雾性能和物理防护性能好，可用于电子产品、日用家电、钢结构、船舶、军舰等外观表面涂层用，填补了国内的空白。

Description

一种石墨烯纳米三防胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料领域，尤其涉及一种石墨烯纳米三防胶及其制备方法。
背景技术
三防胶又名线路板保护胶或涂覆胶，具有突出的"防潮"、"防盐雾"、"绝缘"性能；在潮湿环境中膜层仍不失其良好的介电性能；有较强的耐氧化性、抗老化性，能耐多种不同浓度的酸、碱、盐的腐蚀，在常温或低温下固化，膜层致密光亮、不龟裂，并具有装饰性。广泛用于(柔性、刚性)线路板、航空仪器仪表、电脑控制板、工业控制板、半导体晶体线路保护、家电控制器、等电子零件及各种电路的保护涂层。
现有市场上的常规三防胶存在以下缺陷：1.粘结强度低：市场产品对金属、玻璃、塑料材质粘结力差；2.固化速度慢：在常温固化需要30分钟初固化，72小时全固；3.抗弯曲差：现有市场产品基本应用环氧树脂做成，产品脆而容易开裂；4.耐盐雾差：最多能耐3.5％NaCl浓度200H以内的测试时间(100UM厚度)；5.物理防护：市场产品只能取得遮蔽的作用，不能进行化学作用；6.内部致密性：市场胶粘密度不好，不能形成稳固的化学键；7.高VOC排放：VOC含量较高，对环境影响较大；8.表面抗划伤差：市场产品胶粘密度不好，耐摩擦划伤不好，容易外观不良现象。
发明内容
鉴于现有技术存在的缺陷，本发明提供一种石墨烯纳米三防胶及其制备方法。
为了达到上述技术效果，本发明采用的技术方案是：
一种石墨烯纳米三防胶，其特征在于，包括以下质量百分比组分：
改性聚氨酯树脂:20-30％；
功能性二维纳米片状石墨烯：20-30％；
聚氨酯固化剂MDI：20-30％；
消泡剂：1-5％；
疏水性气相二氧化硅：1-5％；
石墨烯分散剂：15-25％。
进一步地，各所述组分的质量百分比为：
改性聚氨酯树脂:26％；
功能性二维纳米片状石墨烯：28％；
聚氨酯固化剂MDI：23％；
消泡剂：2％；
疏水性气相二氧化硅：1％；
石墨烯分散剂：20％。
一种石墨烯纳米三防胶的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
第一步：按照上述质量百分比的各组分备料；
第二步：将准备好的改性聚氨酯树脂加入到反应釜中，升温至50-55℃的情况下加入石墨烯分散剂和功能性二维纳米片状石墨烯，搅拌均匀一段时间，再冷却至20-25℃；
第三步：向冷却至20-25℃后的反应釜中分别加入疏水性气象二氧化硅，消泡剂，聚氨酯固化剂MDI，完全搅拌混匀一段时间，得到成品。
进一步地，所述改性聚氨酯树脂为采用氢化MDI与聚酯二元醇聚合反应，采用HEMA封端制成。
进一步地，所述反应釜采用双行星搅拌釜，搅拌速度采用中速搅拌。
进一步地，所述第二步中石墨烯分散剂和功能性二维纳米片状石墨烯采用分三次加入。
进一步地，所述石墨烯分散剂和功能性二维纳米片状石墨烯在逐次加入时，其加入的量逐次递减，其中，第一次加入的石墨烯分散剂和功能性二维纳米片状石墨烯量为其总量的一半。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通在胶体内部加入片状石墨烯材料有利于改善胶层整体的分布结构，使胶层明显优化，提高了胶层内聚力，抗高低温、耐盐雾、抗静电和耐划伤等表现优秀；加入改性聚氨酯树脂，大大的提升了涂层的内聚力，与石墨烯形成稳定的化学键合作用。本发明三防胶粘结强度高、固化速度快、抗弯曲性能、耐盐雾性能和物理防护性能好，低VOC排放，内部致密性及表面抗划伤能力好，可用于电子产品、日用家电、钢结构、船舶、军舰等外观表面涂层包装之用，填补了国内的空白。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
附图说明
图1为本发明三防胶与常规涂料不同时间段的耐中性盐雾腐蚀碳钢样片对比图片。
图2为本发明三防胶与行业标准、水性工业涂料等的耐中性盐雾对比图。
图3为本发明三防胶与行业标准、常规配方等的漆膜物理性能对比图。
具体实施方式
一种石墨烯纳米三防胶，包括以下质量百分比组分：改性聚氨酯树脂:26％；功能性二维纳米片状石墨烯：28％；聚氨酯固化剂MDI：23％；消泡剂：2％；疏水性气相二氧化硅：1％；石墨烯分散剂：20％。该石墨烯纳米三防胶制备时先按照上述质量百分比的各组分备料；再将准备好的改性聚氨酯树脂加入到双行星搅拌釜中，升温至50-55℃的情况下分三次加入石墨烯分散剂和功能性二维纳米片状石墨烯，充分在双行星搅拌釜中搅拌均匀2-3小时，再冷却至20-25℃，之后分别加入疏水性气象二氧化硅，消泡剂，聚氨酯固化剂MDI，完全搅拌混匀2小时，得到成品，并测试分装。其中，石墨烯分散剂和功能性二维纳米片状石墨烯在分次加入时，其加入的两逐次递减；改性聚氨酯树脂采用氢化MDI与聚酯二元醇聚合反应，并用HEMA封端制成，从而分子结构之间紧密结合，使用基础树脂更具备柔韧性和特有的刚度，达到更好的粘结力和耐水性能。
本发明通过在胶体内部加入片状石墨烯材料有利于改善胶层整体的分布结构，使胶层明显优化，提高了胶层内聚力，抗高低温、耐盐雾、抗静电和耐划伤等表现优秀；加入改性聚氨酯树脂，大大的提升了涂层的内聚力，与石墨烯形成稳定的化学键合作用，与市场上常规聚氨酯树脂相比，其柔韧性和抗弯曲效果更好；由于石墨烯的加入，胶粘密度提高，表面摩擦系数减小，耐摩擦、抗划伤；功能化二维石墨烯片状结构基团可与有机物形成化学键合，形成立体结构空间，提供致密性。此外，本发明三防胶容易形成对金属、玻璃、塑料材质粘结，其粘结强度高；在常温可实现3-5分钟初固化，12小时全固，固化速度快；极低VOC排放量，是市场产品的1/20，对环境影响较小。依据HG/4759-2014水性环氧树脂防腐涂料，将本发明三防胶与常规防腐涂料涂覆在同样规格的碳钢样片上进行耐中性盐雾腐蚀测试对比，如图1所示，为本发明三防胶与常规涂料在0h、150h、300h、1600h时的碳钢样片耐腐蚀情况；图2为行业标准、水性工业涂料、常规石墨烯涂料及本发明三防胶在同等条件，相同厚度的涂膜进行中性耐盐雾对比图，由图1和图2可知，本发明三防胶的耐中性盐雾腐蚀性能明显优于市场上常规防腐涂料；经测试本发明三防胶在胶涂膜厚度100UM、3.5％NaCl浓度情况下的耐测试时间为2000H-6000H。如图3所示为本发明三防胶与行业标准、常规配方等的漆膜物理性能对比图，由于石墨烯稳定的SP2杂化结构使本发明三防胶能与金属表面活性介质间形成物理阻隔作用，由图3可看出，本发明三防胶物理防护性能也明显优于现有的行业标准及常规配方的涂料。本发明三防胶可用于电子产品、日用家电、钢结构、船舶、军舰等外观表面涂层包装之用，填补了国内的空白。
本发明不局限于上述具体的实施方式，对于本领域的普通技术人员来说从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种石墨烯纳米三防胶，其特征在于，包括以下质量百分比组分：
改性聚氨酯树脂:20-30％；
功能性二维纳米片状石墨烯：20-30％；
聚氨酯固化剂MDI：20-30％；
消泡剂：1-5％；
疏水性气相二氧化硅：1-5％；
石墨烯分散剂：15-25％。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯纳米三防胶，其特征在于，各所述组分的质量百分比为：
改性聚氨酯树脂:26％；
功能性二维纳米片状石墨烯：28％；
聚氨酯固化剂MDI：23％；
消泡剂：2％；
疏水性气相二氧化硅：1％；
石墨烯分散剂：20％。
3.根据权利要求1或2任一项所述的一种石墨烯纳米三防胶的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
第一步：按照上述质量百分比的各组分备料；
第二步：将准备好的改性聚氨酯树脂加入到反应釜中，升温至50-55℃的情况下加入石墨烯分散剂和功能性二维纳米片状石墨烯，搅拌均匀一段时间，再冷却至20-25℃；
第三步：向冷却至20-25℃后的反应釜中分别加入疏水性气象二氧化硅，消泡剂，聚氨酯固化剂MDI，完全搅拌混匀一段时间，得到成品；
第四步：测试成品后分装。
4.根据权利要求3所述的一种高强度晶元结构粘接胶的制备方法，其特征在于，所述改性聚氨酯树脂为采用氢化MDI与聚酯二元醇聚合反应，采用HEMA封端制成。
5.根据权利要求3所述的一种高强度晶元结构粘接胶的制备方法，其特征在于，所述反应釜采用双行星搅拌釜，搅拌速度采用中速搅拌。
6.根据权利要求3所述的一种高强度晶元结构粘接胶的制备方法，其特征在于，所述第二步中石墨烯分散剂和功能性二维纳米片状石墨烯采用分三次加入。
7.根据权利要求6所述的一种高强度晶元结构粘接胶的制备方法，其特征在于，所述石墨烯分散剂和功能性二维纳米片状石墨烯在逐次加入时，其加入的量逐次递减，其中，第一次加入的石墨烯分散剂和功能性二维纳米片状石墨烯量为其总量的一半。
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