CN111944452B - 功能化石墨烯改性水性聚氨酯单组分导电胶的制备方法 - Google Patents

功能化石墨烯改性水性聚氨酯单组分导电胶的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111944452B
CN111944452B CN202010842678.XA CN202010842678A CN111944452B CN 111944452 B CN111944452 B CN 111944452B CN 202010842678 A CN202010842678 A CN 202010842678A CN 111944452 B CN111944452 B CN 111944452B
Authority
CN
China
Prior art keywords
preparation
conductive adhesive
waterborne polyurethane
component conductive
functionalized graphene
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010842678.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN111944452A (zh
Inventor
杨建军
朱建新
吴庆云
张建安
吴明元
刘久逸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anhui University
Original Assignee
Anhui University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anhui University filed Critical Anhui University
Priority to CN202010842678.XA priority Critical patent/CN111944452B/zh
Publication of CN111944452A publication Critical patent/CN111944452A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111944452B publication Critical patent/CN111944452B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J9/00—Adhesives characterised by their physical nature or the effects produced, e.g. glue sticks
    • C09J9/02—Electrically-conducting adhesives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J11/00—Features of adhesives not provided for in group C09J9/00, e.g. additives
    • C09J11/08—Macromolecular additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J175/00—Adhesives based on polyureas or polyurethanes; Adhesives based on derivatives of such polymers
    • C09J175/04—Polyurethanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J175/00—Adhesives based on polyureas or polyurethanes; Adhesives based on derivatives of such polymers
    • C09J175/04—Polyurethanes
    • C09J175/06—Polyurethanes from polyesters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/001—Conductive additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00—Properties
    • C08L2201/04—Antistatic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2203/00—Applications
    • C08L2203/20—Applications use in electrical or conductive gadgets

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)

Abstract

本发明公开了一种功能化石墨烯改性水性聚氨酯单组分导电胶的制备方法，首先将石墨制备成氧化石墨烯(GO)。利用GO表面含有较多的含氧官能团，将2‑(3,4‑二羟基苯基)‑1H‑苯并咪唑‑5‑羧酸(DPBC)与GO表面的羟基官能团反应，得到有亲水基团羟基的DPBC‑g‑GO。再用还原剂将其还原为DPBC‑g‑rGO。最后将DPBC‑g‑rGO与水性聚氨酯结合，再加入增粘剂并固化制成单组分导电胶。本发明由于接枝DPBC分子基团作用，改善界面电荷转移过程并同时有效防止石墨烯纳米片的团聚，而且接枝上亲水基团提高了功能化石墨烯(DPBC‑g‑rGO)在水性聚氨酯体系中的分散性。可得到对环境友好、导电性能良好、热稳定性好的功能化石墨烯改性水性聚氨酯单组分导电胶，导电率达到5.1S/m。

Description

功能化石墨烯改性水性聚氨酯单组分导电胶的制备方法
技术领域
本发明涉及的是功能高分子领域，尤其涉及的是一种功能化石墨烯改性水性聚氨酯单组分导电胶的制备方法。
背景技术
在电子工业中，含铅焊料通常被用作导电材料而被广泛应用，但铅焊料严重污染环境，由于近年来人类更加注重环境的保护，为取代含铅焊料，包含高分子树脂和导电填充物的纳米导电胶(ECA)已广泛用于取代电子行业中有害的重金属焊料。现有的双组分导电胶是脆性的，并且随着裂纹产生和扩展会发生老化。与普通的双组分导电高分子材料相比，单组分导电聚氨酯胶粘剂具有良好的柔韧性、低成本和操作简便等优点，因而可以应用于柔性电子等多种场景。
水性聚氨酯(WPU)材料从诞生之日起，由于其含有较少的挥发性有机化合物(VOCs)并且具有优异的力学性能(高强度、高弹性、高耐磨等)、生物相容性和良好的加工性能，在国民经济的各个领域得到了广泛的应用，具体应用于涂料、家具、胶粘剂、医用材料、建筑材料、鞋类及衬垫等众多方面。所以水性聚氨酯是作为导电复合材料良好的基材。
石墨烯因其独特的电、光、热和机械性能而受到了广泛的研究兴趣。然而石墨烯纳米片之间存在强大的分子间范德华力，无论在溶剂中还是树脂中，获得单层或多层的石墨烯都非常具有挑战性。利用强氧化反应可以将石墨剥离为氧化石墨并向碳平面引入了大量含氧官能团，如羧基、环氧基、羟基、羰基等。由于这些含氧官能团的存在,功能化石墨烯在水或其他有机溶剂中具有良好的分散性能，可以分散成单片的石墨烯。功能化石墨烯片层的加入能够有效提高聚合物基体的综合性能。
因此如何将水性聚氨酯和石墨烯结合形成导电胶以节约成本、提高导电胶的性能是急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种功能化石墨烯改性水性聚氨酯单组分导电胶的制备方法，以解决现有中水性聚氨酯和石墨烯没有结合形成导电胶的技术问题。
本发明提供一种功能化石墨烯改性水性聚氨酯单组分导电胶的制备方法，步骤如下：
步骤1、氧化石墨烯的制备：将一定量的石墨片GF和KMnO4分步添加到装有浓H2SO4和H3PO4的烧瓶中，其中浓硫酸体积占比为70％～90％；升温到50℃～60℃并搅拌8h～10h；冷却到室温，缓慢加入去离子水搅拌30min～60min，再加入过氧化氢，还原残留的氧化剂后溶液变为亮黄色；用5％～10％HCl溶液和去离子水分别采用上清液倾析法进行洗涤，直到无硫酸根被检测到且PH值为7为止；收集糊状产物并在50℃～60℃干燥，在恒定真空下放置24h，保存备用，获得氧化石墨烯GO；
步骤2、功能化石墨烯的制备：通过超声处理将部分氧化石墨烯GO分散在溶剂中30min～60min，制成GO悬浮液；将催化剂A溶解在溶剂中，并在室温下加入GO悬浮液中；加入2-(3,4-二羟基苯基)-1H-苯并咪唑-5-羧酸(DPBC)，将混合物在50℃～55℃下搅拌反应24h；向混合物中加入与催化剂A等摩尔量的HCl以中和催化剂A，进行淬灭反应；然后用过量的异丙醇做沉淀剂使功能化氧化石墨烯粉末发生沉淀，离心10min～20min获得沉淀物，将沉淀物在70℃真空干燥12h备用，然后通过足量的还原剂将产物还原为功能化石墨烯(DPBC-g-rGO)；
步骤3、水性聚氨酯乳液的制备：将脱水后的多元醇放入配备有机械搅拌器、加热油浴、回流冷凝器、温度计的三颈反应烧瓶中；油浴的温度55℃～60℃，加入二异氰酸酯再升温到85℃～90℃反应2h；降温至45℃～50℃加入溶于溶剂中的亲水扩链剂，升温到80℃条件下反应1h；降温至45℃～50℃，加入催化剂B升温到70℃～75℃反应4h～5h；再降温至40℃～45℃加中和剂反应5min～10min成盐，在强烈搅拌下加入去离子水进行乳化，最后加入乙二胺(EDA)进行扩链，即得到水性聚氨酯(WPU)乳液；
步骤4、功能化石墨烯改性水性聚氨酯单组分导电胶的制备：通过超声处理将部分步骤2所得功能化石墨烯(DPBC-g-rGO)分散到WPU乳液中，加入溶于丙酮中一定量的增黏剂，搅拌均匀后抽真空脱去溶剂，然后在室温下固化24h，制得功能化石墨烯改性水性聚氨酯单组分导电胶。
进一步，所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、丙酮、四氢呋喃中的至少一种。
进一步，所述催化剂A为DCC(二环已基碳二亚胺)、EDC 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐中至少一种。
进一步，所述还原剂为氨水、水合肼、氢碘酸、乙二胺、硼氢化钠中的至少一种。
进一步，所述聚酯二元醇为聚碳酸酯二元醇、己二酸聚酯二元醇、聚己内酯二元醇、聚醚多元醇中的至少一种。
进一步，所述二异氰酸酯为4,4'-二苯基甲烷二异氛酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二环已基甲烷二异氰酸酷(HMDI)、1,6-己二异氰酸酯(HDI)中的至少一种。
进一步，所述扩链剂为二羟甲基丁酸(DMBA)、二羟甲基丙酸(DMPA)中的一种。
进一步，所述催化剂B为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中的至少一种。
进一步，所述中和剂为三乙胺(TEA)。
进一步，步骤4中功能石墨烯添加质量比为1％-20％wt，优选的石墨烯质量含量为13％；所述的增粘剂为松香树脂、氢化松香树脂和萜烯树脂中的一种或几种，增粘剂添加质量比为0.5％～2％wt,优选的增粘剂的质量比为1％wt。
本发明相比于现有技术具有以下优点：
1)本发明利用功能化石墨烯改性水性聚氨酯单组分导电胶，相比传统金属填料导电胶采用更加环保的水性聚氨酯和石墨烯材料对环境更加友好，使用成本较低。
2)本发明利用功能化石墨烯改性水性聚氨酯单组分导电胶，相比传统的双组分高分子导电胶具有更好的柔韧性、加工简单、应用领域更广。
3)本发明利用功能化石墨烯改性水性聚氨酯单组分导电胶，解决了水性聚氨酯电绝缘和热稳定性差等缺点，当功能化石墨烯质量含量达到13％wt时，导电率可达到5.1S/m。在电子设备包装领域有广大的运用前景。
附图说明
图1是实施实例1制得的功能化氧化石墨烯(DPBC-g-GO)的扫描电镜图。
图2是实施实例1制得的功能化还原氧化石墨烯(DPBC-g-rGO)的扫描电镜图。
图3是实施实例1并只改变功能化氧化石墨烯(DPBC-g-rGO)的加入量(0％、4％、9％、13％、20％)制得的水性聚氨酯导电胶，测得水性聚氨酯单组分导电胶的导电率图。
图4是实施实例1并只改变功能化氧化石墨烯(DPBC-g-rGO)的加入量(0％、4％、9％、13％)制得的水性聚氨酯导电胶，测得水性聚氨酯单组分导电胶的热重曲线图。
具体实施方式
实施实例1
(1)氧化石墨烯的制备：将3g石墨片GF和18g KMnO4逐步连续地添加到浓装有H2SO4/H3PO4(360:40ml)的9:1混合物烧瓶中，并在室温下搅拌。然后反应升温到50℃并搅拌8小时。由于反应过程中氧气释放，反应瓶未密封。氧化过程中，混合物的颜色由深绿色变为棕灰色。用冰水浴冷却到室温，缓慢加入400ml的去离子水，继续搅拌30min,然后加入30mL过氧化氢，并用玻璃棒轻轻搅拌，还原残留的氧化剂，使溶液变为亮黄色。将混合物离心(5000转/分，5分钟)，并除去上清液。然后用5％HCl溶液冲洗沉积物(5-7次，每次1升)，直到无硫酸根被检测到为止，然后用去离子水(5-7次，每次1L)，直至上清液pH接近7。洗涤过程采用简单的上清液倾析法进行。收集糊状产物并在60℃干燥，在恒定真空下放置24h，保存备用，获得氧化石墨烯GO。
(2)功能化石墨烯的制备：首先，通过超声处理将0.15g GO分散在5g DMF中30分钟,制得氧化石墨烯纳米悬浮液。将2g DCC和0.15g DMPA溶解在3g DMF中，并在室温下加入GO纳米悬浮液中。加入0.5g 2-(3,4-二羟基苯基)-1H-苯并咪唑-5-羧酸后将混合物在50℃下搅拌24h。向混合物中加入等摩尔量的HCl(以DCC的摩尔质量为标准)以中和催化剂，进行淬灭反应。然后用过量异丙醇做沉淀剂使功能化氧化石墨烯粉末发生沉淀，离心10min获得沉淀物，将产物在70℃真空干燥12小时备用，然后通过过量的氨水将产物还原为功能化石墨烯。
(3)功能化石墨烯导电水性聚氨酯膜的制备：将脱水后的34.8g聚碳酸酯二元醇放入配备有机械搅拌器、加热油浴、回流冷凝器、温度计的三颈反应烧瓶中。油浴的温度60℃加入17.4g IPDI再升温到90℃反应两小时；降温至50℃加入3.34g DMPA和1.5g丙酮并升温到80℃条件下反应1h；降温至50℃，加入两滴二月桂酸二丁基锡升温到70℃反应4小时；再降温至40℃加1.69g TEA反应10min成盐，在强烈搅拌下加入计量的去离子水进行乳化。最后加入0.17g EDA进行扩链,即得到水性聚氨酯WPU乳液。
(4)功能化石墨烯改性水性聚氨酯单组分导电胶的制备：通过超声处理将2.73g功能化石墨烯DPBC-g-rGO分散到20gWPU乳液液中。加入溶于3g丙酮中的2.3g松香树脂。搅拌均匀后抽真空脱去溶剂，然后在室温下固化24h以制得功能化石墨烯改性水性聚氨酯单组分导电胶。
实施实例2
(1)氧化石墨烯的制备：将2g石墨片GF和15g KMnO4逐步连续地添加到浓装有H2SO4/H3PO4(320:80ml)混合物烧瓶中，并在室温下搅拌。然后反应升温到55℃并搅拌9小时。由于反应过程中氧气释放，反应瓶未密封。氧化过程中，混合物的颜色由深绿色变为棕灰色。用冰水浴冷却到室温，缓慢加入400ml的去离子水，继续搅拌30min，然后加入30mL过氧化氢，并用玻璃棒轻轻搅拌，还原残留的氧化剂，使溶液变为亮黄色。将混合物离心(5000转/分，5分钟)，并除去上清液。然后用5％HCl溶液冲洗沉积物(5-7次，每次1升)，直到无硫酸根被检测到为止，然后用去离子水(5-7次，每次1L)，直至上清液pH接近7。洗涤过程采用简单的上清液倾析法进行。收集糊状产物并在60℃干燥，在恒定真空下放置2天，保存备用。
(2)功能化石墨烯的制备：首先，通过超声处理将0.2g步骤1所得氧化石墨烯GO分散在5g丙酮中30分钟,制得氧化石墨烯悬浮液。将2g DCC和0.15g DMBA溶解在3g丙酮中，并在室温下加入GO悬浮液中。加入0.6g 2-(3,4-二羟基苯基)-1H-苯并咪唑-5-羧酸后将混合物在50℃下搅拌24h。向混合物中加入等摩尔量的HCl(以DCC的摩尔质量为标准)以中和催化剂，进行淬灭反应。然后用过量的异丙醇做沉淀剂使功能化氧化石墨烯粉末发生沉淀，离心10min获得沉淀物，将产物在70℃真空干燥12小时备用，然后通过过量的水合肼将产物还原为功能化石墨烯。
(3)功能化石墨烯导电水性聚氨酯膜的制备：将20g脱水后的聚碳酸酯二元醇放入配备有机械搅拌器、加热油浴、回流冷凝器、温度计的三颈反应烧瓶中。油浴的温度60℃加入14.5g MDI再升温到90℃反应两小时；降温至50℃加入1.5g DMPA和1.7g DMF并升温到80℃条件下反应1h；降温至50℃，加入两滴辛酸亚锡升温到70℃反应4小时；再降温至40℃加1.2g TEA反应10min成盐，在强烈搅拌下加入计量的去离子水进行乳化。最后加入0.08gEDA进行扩链,即得到水性聚氨酯乳液。
(4)功能化石墨烯改性水性聚氨酯单组分导电胶的制备：通过超声处理将2.73g功能化石墨烯分散到20gWPU乳液液中。加入溶于4gDMF中的2.3g萜烯树脂。搅拌均匀后抽真空脱去溶剂，然后在室温下固化24h以制得功能化石墨烯改性水性聚氨酯单组分导电胶。
实施实例3
(1)氧化石墨烯的制备：将2g石墨片GF和18g KMnO4逐步连续地添加到浓装有H2SO4/H3PO4(280:120ml)的混合物烧瓶中，并在室温下搅拌。然后反应升温到55℃并搅拌8小时。由于反应过程中氧气释放，反应瓶未密封。氧化过程中，混合物的颜色由深绿色变为棕灰色。用冰水浴冷却到室温，缓慢加入400ml的去离子水，继续搅拌35min,然后加入30mL过氧化氢，并用玻璃棒轻轻搅拌，还原残留的氧化剂，使溶液变为亮黄色。将混合物离心(5000转/分，5分钟)，并除去上清液。然后用5％HCl溶液冲洗沉积物(5-7次，每次1升)，直到无硫酸根被检测到为止，然后用去离子水(5-7次，每次1L)，直至上清液pH接近7。洗涤过程采用简单的上清液倾析法进行。收集糊状产物并在60℃干燥，在恒定真空下放置2天，保存备用。
(2)功能化石墨烯的制备：首先，通过超声处理将0.5g GO分散在四氢呋喃中30分钟,制得氧化石墨烯悬浮液。将3g EDC和0.3g DMBA溶解在4g四氢呋喃中，并在室温下加入GO悬浮液中。加入0.7g 2-(3,4-二羟基苯基)-1H-苯并咪唑-5-羧酸后将混合物在50℃下搅拌24h。向混合物中加入等摩尔量的HCl(以EDC摩尔质量为标准)以中和催化剂，进行淬灭反应。然后用过量的异丙醇做沉淀剂使功能化氧化石墨烯粉末发生沉淀，离心10min获得沉淀物，将产物在70℃真空干燥12小时备用，然后通过过量的硼氢化钠将产物还原为功能化石墨烯。
(3)功能化石墨烯导电水性聚氨酯膜的制备：将脱水后的17.4g聚己内酯二元醇放入配备有机械搅拌器、加热油浴、回流冷凝器、温度计的三颈反应烧瓶中。油浴的温度60℃加入9.8g MDI再升温到90℃反应两小时；降温至50℃加入1.1g DMBA和1.3g四氢呋喃并升温到80℃条件下反应1h；降温至50℃，加入两滴辛酸亚锡升温到70℃反应4小时；再降温至40℃加0.74g TEA反应10min成盐，在强烈搅拌下加入计量的去离子水进行乳化。最后加入0.07g EDA进行扩链,即得到水性聚氨酯乳液。
(4)功能化石墨烯改性水性聚氨酯单组分导电胶的制备：通过超声处理将2.73g功能化石墨烯DPBC-g-rGO分散到20gWPU乳液液中。加入溶于4gDMF中的2.3g氢化松香树脂。搅拌均匀后抽真空脱去溶剂，然后在室温下固化24h以制得功能化石墨烯改性水性聚氨酯单组分导电胶。
结合附图1-4，对实施例1所得功能化氧化石墨烯进行电镜扫描，所得扫描图如图1，纳米片表现出均匀的片状，具有一些皱纹和带有许多小点的突起，这些小点对应于接枝基团的团簇；
对实施例1制得功能化还原氧化石墨烯电镜扫描如图2，纳米片的表面变得粗糙和舒展，这表明了纳米片仍然存在接枝基团分子；
图3是实施实例1并只改变功能化氧化石墨烯(DPBC-g-rGO)的加入量(0％、4％、9％、13％、20％)制得的水性聚氨酯导电胶，测得水性聚氨酯单组分导电胶的导电率，可以看出随着DPBC-g-rGO含量的增加，导电率显著增大，当DPBC-g-rGO含量13％wt时，导电率到达最大，并不在上升，所以DPBC-g-rGO的最佳添加量为13％wt,导电率可达到5.1S/cm。
图4是实施实例1并只改变功能化氧化石墨烯(DPBC-g-rGO)的加入量(0％、4％、9％、13％)制得的水性聚氨酯导电胶，测得水性聚氨酯单组分导电胶的热重曲线，可以看出DPBC-g-rGO的引入显著提高了水性聚氨酯的热稳定性。

Claims (8)

1.一种功能化石墨烯改性水性聚氨酯单组分导电胶的制备方法，其特征步骤如下：
步骤1、氧化石墨烯的制备：将石墨片和KMnO4分步添加到装有浓H2SO4和H3PO4的烧瓶中，其中浓硫酸体积占比为70%~90%；升温到50℃~60℃并搅拌8h~10h；冷却到室温，缓慢加入去离子水搅拌30min~60min，再加入过氧化氢，还原残留的氧化剂后溶液变为亮黄色；用5%~10%HCl溶液和去离子水分别采用上清液倾析法进行洗涤，直到无硫酸根被检测到且pH值为7为止；收集糊状产物并在50℃~60℃干燥，在恒定真空下放置24h，保存备用，获得氧化石墨烯；
步骤2、功能化石墨烯的制备：通过超声处理将部分氧化石墨烯分散在溶剂中30min~60min，制成氧化石墨烯悬浮液；将催化剂A溶解在溶剂中，并在室温下加入氧化石墨烯悬浮液中；加入2-(3,4-二羟基苯基)-1H-苯并咪唑-5-羧酸，将混合物在50℃~55℃下搅拌反应24h；向混合物中加入与催化剂A等摩尔量的HCl以中和催化剂A，进行淬灭反应；然后用过量的异丙醇做沉淀剂使功能化氧化石墨烯粉末发生沉淀，离心10min~20min获得沉淀物，将沉淀物在70℃真空干燥12h备用，然后通过足量的还原剂将产物还原为功能化石墨烯；
步骤3、水性聚氨酯乳液的制备：将脱水后的多元醇放入配备有机械搅拌器、加热油浴、回流冷凝器、温度计的三颈反应烧瓶中；油浴的温度55℃~60℃，加入二异氰酸酯再升温到85℃~90℃反应2h；降温至45℃~50℃加入溶于溶剂中的亲水扩链剂，升温到80℃条件下反应1h；降温至45℃~50℃，加入催化剂B升温到70℃~75℃反应4h~5h；再降温至40℃~45℃加中和剂反应5min~10min成盐，在强烈搅拌下加入去离子水进行乳化，最后加入乙二胺进行扩链，即得到水性聚氨酯乳液；
步骤4、功能化石墨烯改性水性聚氨酯单组分导电胶的制备：通过超声处理将部分步骤2所得功能化石墨烯分散到水性聚氨酯乳液中，加入溶于丙酮中一定量的增黏剂，搅拌均匀后抽真空脱去溶剂，然后在室温下固化24 h，制得功能化石墨烯改性水性聚氨酯单组分导电胶；其中，功能石墨烯添加质量比为13wt%；
所述催化剂A为二环己基碳二亚胺、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐中至少一种；
所述催化剂B为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的一种功能化石墨烯改性水性聚氨酯单组分导电胶的制备方法，其特征在于：所述溶剂为N, N-二甲基甲酰胺、丙酮、四氢呋喃中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的一种功能化石墨烯改性水性聚氨酯单组分导电胶的制备方法，其特征在于：所述还原剂为氨水、水合肼、氢碘酸、乙二胺、硼氢化钠中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的一种功能化石墨烯改性水性聚氨酯单组分导电胶的制备方法，其特征在于：所述多元醇为聚碳酸酯二元醇、己二酸聚酯二元醇、聚己内酯二元醇、聚醚多元醇中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的一种功能化石墨烯改性水性聚氨酯单组分导电胶的制备方法，其特征在于：所述二异氰酸酯为4,4'-二苯基甲烷二异氛酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的一种功能化石墨烯改性水性聚氨酯单组分导电胶的制备方法，其特征在于：所述扩链剂为二羟甲基丁酸、二羟甲基丙酸中的一种。
7.根据权利要求6所述的一种功能化石墨烯改性水性聚氨酯单组分导电胶的制备方法，其特征在于：所述中和剂为三乙胺。
8.根据权利要求7所述的一种功能化石墨烯改性水性聚氨酯单组分导电胶的制备方法，其特征在于：所述的增黏剂为松香树脂、氢化松香树脂和萜烯树脂中的一种或几种，增粘剂添加质量比为0.5 wt %~2 wt %。
CN202010842678.XA 2020-08-20 2020-08-20 功能化石墨烯改性水性聚氨酯单组分导电胶的制备方法 Active CN111944452B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010842678.XA CN111944452B (zh) 2020-08-20 2020-08-20 功能化石墨烯改性水性聚氨酯单组分导电胶的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010842678.XA CN111944452B (zh) 2020-08-20 2020-08-20 功能化石墨烯改性水性聚氨酯单组分导电胶的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111944452A CN111944452A (zh) 2020-11-17
CN111944452B true CN111944452B (zh) 2021-10-22

Family

ID=73358897

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010842678.XA Active CN111944452B (zh) 2020-08-20 2020-08-20 功能化石墨烯改性水性聚氨酯单组分导电胶的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111944452B (zh)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103254400B (zh) * 2013-05-20 2015-06-24 常州大学 一种氧化石墨烯/水性聚氨酯纳米复合材料的制备方法
CN105384890A (zh) * 2015-12-16 2016-03-09 江南大学 一种功能化石墨烯及其改性水性光固化聚氨酯的制备方法
CN105820791B (zh) * 2016-02-29 2018-12-21 洛阳尖端技术研究院 石墨烯改性聚氨酯组合物、利用其制备的聚氨酯粘合剂、该粘合剂的制备方法
US10882972B2 (en) * 2017-12-21 2021-01-05 Palo Alto Research Center Incorporated Functionalized graphene oxide curable formulations

Also Published As

Publication number Publication date
CN111944452A (zh) 2020-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gurunathan et al. Polyurethane conductive blends and composites: synthesis and applications perspective
Liu et al. Properties of rosin-based waterborne polyurethanes/cellulose nanocrystals composites
US20100300618A1 (en) Printable and conductive paste and method for coating a material with said paste
CN108264755B (zh) 一种石墨烯-碳纳米管/水性聚氨酯复合材料的制备方法
Jin et al. Development of conductive protein-based film reinforced by cellulose nanofibril template-directed hyperbranched copolymer
KR101003156B1 (ko) 수계 그라핀 용액 및 수계 전도성 고분자 용액의 제조방법
CN109796631A (zh) 改性无机纳米粒子、复合水性聚氨酯树脂及其用途
CN105384890A (zh) 一种功能化石墨烯及其改性水性光固化聚氨酯的制备方法
CN109705803B (zh) 一种单组份有机硅导电胶及其制备方法和应用
CN111326271B (zh) 一种低温固化可拉伸银/氯化银浆料及其制备方法
CN108559107B (zh) 一种具有电磁屏蔽功能的石墨烯纳米片/离子液体封端的水性聚氨酯复合乳液的制备方法
CN107987770A (zh) 高导热绝缘胶粘剂组合物及其制备方法
Wang et al. Conductive polypyrrole/viscose fiber composites
Chen et al. Synthesis and properties of novel UV–curable hyperbranched waterborne polyurethane/Fe 3 O 4 nanocomposite films with excellent magnetic properties
CN113861538A (zh) 一种自修复导电环氧化天然橡胶复合材料及其制备方法
KR101999516B1 (ko) Emi 가스켓 소재의 표면 코팅용 전도성 수분산형 폴리우레탄 수지조성물 및 그 제조방법
CN111944452B (zh) 功能化石墨烯改性水性聚氨酯单组分导电胶的制备方法
CN111171280B (zh) 一种导电导热功能化碳纳米管/tpu复合材料的制备方法
CN113480963A (zh) 一种导电胶、导电胶带及其制备方法
CN113337101B (zh) 一种电子用高阻隔性tpu薄膜及其制备方法
CN111511792B (zh) 具有优异的机械性能组合的导热聚氨酯粘合剂
CN115651521B (zh) 一种载银碳纳米管/MXene/可生物降解聚氨酯电磁屏蔽水性涂料的制备方法
CN111378183A (zh) 一种含有可逆自由基型动态共价键的杂化动态聚合物及其应用
KR102402965B1 (ko) 개질된 탄소나노소재 및 전도성 구조체의 제조방법
CN113667091A (zh) 一种石墨烯/水性聚氨酯复合材料及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant