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    一種季銨化雙咪唑基碳納米管改性聚氨酯涂料和制備方法技術
    
                            
    技術編號：44301405 閱讀：4 留言：0更新日期：2025-02-18 20:19
    
                        
    
                        
    
                            
                            本發明專利技術涉及聚氨酯涂料技術領域，且公開了一種季銨化雙咪唑基碳納米管改性聚氨酯涂料，相對于純相的聚氨酯涂料，添加了季銨化雙咪唑基碳納米管改性后的聚氨酯涂料具有更好的抗靜電性能和機械性能，在涂料中添加碳納米管，利用碳納米管良好的導電性，通過在涂料中構建有機?無機網絡結構，不僅提升了涂層的抗靜電能力，而且提升涂層的機械性能，除此之外，使用陽離子咪唑季銨鹽能夠增加涂層表面的導電能力，將季銨鹽接枝在碳納米管表面，不僅能夠使得兩者之間發生協同作用，進一步增加兩者之間的導電性，降低涂料的電阻，提升其抗靜電效果，而且提升了涂料的穩定性。
    
                            
                            
    


    
                            

                            
    【技術實現步驟摘要】
    
                                
    本專利技術涉及聚氨酯涂料，具體為一種季銨化雙咪唑基碳納米管改性聚氨酯涂料和制備方法。

    技術介紹
    1、絕緣材料中積累的大量靜電荷會導致設備故障，例如精密儀器的變形，電子元件的損壞等，近來，石化企業中由于靜電荷積累造成的嚴重火災隱患和爆炸事故使我們更加警惕靜電災難，由于高電導率和快速的靜電消除能力，抗靜電涂料已廣泛用于工業領域，例如航空航天石油存儲，電子/電氣產品和化學工程，聚氨酯涂料是一種常見的涂料，但聚氨酯本身屬于絕緣物質，不具有導電性。
    2、針對聚氨酯涂料的抗靜電改性成了重要的研究方向，為此，研究者們做了大量的研究，如中國專利公開號cn102585678a的專利，其公開了抗靜電端氨基聚氨酯涂層及制備方法，以及中國專利公開號cn102186927a的專利，其公開了抗靜電或導電聚氨酯，及其制備方法，盡管兩者均增加了涂料的抗靜電能力，但仍具有添加量高，抗靜電效果不理想的問題，碳納米管具有出色的機械，導電和結構性能，并且能夠以比球形顆粒低得多的濃度在聚合物基質中形成導電網絡，由于其高縱橫比和大比表面積等特性，碳納米管被用于增加涂層的電導率，季銨鹽是一種陽離子表面活性劑，是一種常規的抗靜電劑，但是，在低相對濕度下，水分子中沒有足夠的氧原子與氮原子中的孤對配位以使季銨鹽離解并獲得更多的游離季銨陽離子，其抗靜電能力較低。

    技術實現思路
    1、針對現有技術的不足，本專利技術提供了一種季銨化雙咪唑基碳納米管改性聚氨酯涂料和制備方法，解決了聚氨酯涂料抗靜電能力差，機械性能低的問題。
    2、為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：一種季銨化雙咪唑基碳納米管改性聚氨酯涂料，所述季銨化雙咪唑基碳納米管改性聚氨酯涂料制備方法包括以下步驟：
    3、（1）將羧基化碳納米管超聲分散在n,n-二甲基甲酰胺中，然后再向其中添加縮合劑2-(7-氮雜苯并三氮唑)-n,n,n',n'-四甲基脲六氟磷酸酯（hatu）和促進劑n-乙基二異丙胺（dipea），攪拌均勻后，加入2-氨基咪唑進行反應，待反應結束后，過濾，使用乙醇和去離子水洗滌，得到咪唑基碳納米管；
    4、（2）將咪唑基碳納米管超聲分散在乙腈溶劑中，然后再攪拌的情況下依次加入2-甲基咪唑，縛酸劑氫氧化鉀，催化劑四丁基溴化銨（tbab）和1,4-二溴丁烷攪拌均勻后，升溫至反應溫度進行反應，待反應結束后，過濾，使用乙醇洗滌，得到雙咪唑基碳納米管；
    5、（3）將雙咪唑基碳納米管超聲分散在異丙醇溶劑中，然后再加入氯丁胺，攪拌均勻后，回流并進行反應，待反應結束后，過濾，使用乙醇洗滌，得到季銨化雙咪唑基碳納米管；
    6、（4）將端氨基聚氨酯，消泡劑聚硅氧烷，成膜助劑二丙二醇丁醚和去離子水混合后攪拌均勻，然后再加入分散劑為六偏磷酸鈉，增稠劑甲基丙烯酸酯和季銨化雙咪唑基碳納米管攪拌均勻后，得到季銨化雙咪唑基碳納米管改性聚氨酯涂料。
    7、優選的，所述步驟（1）中羧基化碳納米管，n,n-二甲基甲酰胺，2-(7-氮雜苯并三氮唑)-n,n,n',n'-四甲基脲六氟磷酸酯，n-乙基二異丙胺和2-氨基咪唑之間的質量比為10:1800-3000:120-200:80-150:14-32。
    8、優選的，所述步驟（1）中反應溫度為20-40℃，反應時間為2-6h。
    9、優選的，所述步驟（2）中咪唑基碳納米管，乙腈，2-甲基咪唑，氫氧化鉀，四丁基溴化銨和1,4-二溴丁烷之間的質量比為100:2500-4000:120-300:80-200:12-30:180-400。
    10、優選的，所述步驟（2）中反應溫度為30-60℃，反應時間為24-36h。
    11、優選的，所述步驟（3）中雙咪唑基碳納米管，異丙醇和氯丁胺之間的質量比100:2500-5000:120-300。
    12、優選的，所述步驟（3）中反應溫度為80-100℃，反應時間為3-8h。
    13、優選的，所述步驟（4）中端氨基聚氨酯，聚硅氧烷，二丙二醇丁醚，去離子水六偏磷酸鈉，甲基丙烯酸酯和季銨化雙咪唑基碳納米管之間的質量比為100:0.6-1.5:8-20:60-120:1.2-3:0.7-1.5:1.5-5。
    14、與現有技術相比，本專利技術具備以下實驗原理和有益技術效果：
    15、該一種季銨化雙咪唑基碳納米管改性聚氨酯涂料，首先以2-(7-氮雜苯并三氮唑)-n,n,n',n'-四甲基脲六氟磷酸酯為縮合劑，以n-乙基二異丙胺為促進劑，使得羧基化碳納米管的羧基與2-氨基咪唑的氨基發生酰胺化反應，得到咪唑基碳納米管，然后再以氫氧化鉀為縛酸劑，以四丁基溴化銨為相轉移催化劑，以1,4-二溴丁烷為橋聯劑，使得咪唑基碳納米管與2-甲基咪唑之間的亞胺基進行取代反應，形成叔胺，得到雙咪唑基碳納米管，接著再以氯丁胺為季銨化試劑，對雙咪唑基碳納米管的叔胺進行季銨化反應，得到季銨化雙咪唑基碳納米管，最后通過與端氨基聚氨酯機械共混，制備得到季銨化雙咪唑基碳納米管改性聚氨酯涂料。
    16、該一種季銨化雙咪唑基碳納米管改性聚氨酯涂料，相對于純相的聚氨酯涂料，添加了季銨化雙咪唑基碳納米管改性后的聚氨酯涂料具有更好的抗靜電性能和機械性能，碳納米管是一種常見的無機添加材料，在涂料中添加碳納米管，利用碳納米管良好的導電性，通過在涂料中構建有機-無機網絡結構，形成導電通道或導電微區，改善涂層的導電能力，降低電阻，使得電子能夠輕易的在網絡結構中進行傳輸，或者在導電微區進行跳躍，從而達到減少涂料電荷的積累，實現抗靜電作用，而且碳納米管具有優秀的機械性能，受到外部應力的作用時，通過網絡結構，使得外部應力廣泛分布在涂層內部，避免應力集中造成的破壞，進一步提升涂層的機械性能，除此之外，陽離子咪唑季銨鹽也是常用的抗靜電劑，其親水端不僅能夠與空氣一側形成導電層，增加涂層表面的導電能力，而且能夠吸附涂層表面的防水分子，通過季銨鹽分解為離子狀態，進一步降低涂層的電阻，將季銨鹽接枝在碳納米管表面，不僅能夠使得兩者之間發生協同作用，進一步增加兩者之間的導電性，降低涂料的電阻，提升其抗靜電效果，而且避免了小分子析出導致的涂層抗靜電能力不穩定的現象，提升了涂料的穩定性，且碳納米管表面引入的大量的氨基能夠不僅能夠增加碳納米管的分散性，而且通過與異氰酸酯進行了反應，形成了具有強氫鍵，增加了碳納米管與聚氨酯之間的分子間作用力，提升了聚氨酯涂層的機械強度。
    本文檔來自技高網    ...
                            
    
                            
    【技術保護點】
    
                                
    1.一種季銨化雙咪唑基碳納米管改性聚氨酯涂料，其特征在于：所述季銨化雙咪唑基碳納米管改性聚氨酯涂料的制備方法包括以下步驟：
    2.根據權利要求1所述的一種季銨化雙咪唑基碳納米管改性聚氨酯涂料，其特征在于：所述步驟（1）中羧基化碳納米管，N,N-二甲基甲酰胺，2-(7-氮雜苯并三氮唑)-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸酯，N-乙基二異丙胺和2-氨基咪唑之間的質量比為10:1800-3000:120-200:80-150:14-32。
    3.根據權利要求1所述的一種季銨化雙咪唑基碳納米管改性聚氨酯涂料，其特征在于：所述步驟（1）中反應溫度為20-40℃，反應時間為2-6h。
    4.根據權利要求1所述的一種季銨化雙咪唑基碳納米管改性聚氨酯涂料，其特征在于：所述步驟（2）中咪唑基碳納米管，乙腈，2-甲基咪唑，氫氧化鉀，四丁基溴化銨和1,4-二溴丁烷之間的質量比為100:2500-4000:120-300:80-200:12-30:180-400。
    5.根據權利要求1所述的一種季銨化雙咪唑基碳納米管改性聚氨酯涂料，其特征在于：所述步驟（2）中反應溫度為30-60℃，反應時間為24-36h。
    6.根據權利要求1所述的一種季銨化雙咪唑基碳納米管改性聚氨酯涂料，其特征在于：所述步驟（3）中雙咪唑基碳納米管，異丙醇和氯丁胺之間的質量比100:2500-5000:120-300。
    7.根據權利要求1所述的一種季銨化雙咪唑基碳納米管改性聚氨酯涂料，其特征在于：所述步驟（3）中反應溫度為80-100℃，反應時間為3-8h。
    8.根據權利要求1所述的一種季銨化雙咪唑基碳納米管改性聚氨酯涂料，其特征在于：所述步驟（4）中端氨基聚氨酯，聚硅氧烷，二丙二醇丁醚，去離子水六偏磷酸鈉，甲基丙烯酸酯和季銨化雙咪唑基碳納米管之間的質量比為100:0.6-1.5:8-20:60-120:1.2-3:0.7-1.5:1.5-5。
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    【技術特征摘要】
    
                                
    1.一種季銨化雙咪唑基碳納米管改性聚氨酯涂料，其特征在于：所述季銨化雙咪唑基碳納米管改性聚氨酯涂料的制備方法包括以下步驟：
    2.根據權利要求1所述的一種季銨化雙咪唑基碳納米管改性聚氨酯涂料，其特征在于：所述步驟（1）中羧基化碳納米管，n,n-二甲基甲酰胺，2-(7-氮雜苯并三氮唑)-n,n,n',n'-四甲基脲六氟磷酸酯，n-乙基二異丙胺和2-氨基咪唑之間的質量比為10:1800-3000:120-200:80-150:14-32。
    3.根據權利要求1所述的一種季銨化雙咪唑基碳納米管改性聚氨酯涂料，其特征在于：所述步驟（1）中反應溫度為20-40℃，反應時間為2-6h。
    4.根據權利要求1所述的一種季銨化雙咪唑基碳納米管改性聚氨酯涂料，其特征在于：所述步驟（2）中咪唑基碳納米管，乙腈，2-甲基咪唑，氫氧化鉀，四丁基溴化銨和1,4-二溴丁烷之間的質量比為100:2500-4000:120-300:80-...
                            
    
                            
    【專利技術屬性】
    
                                技術研發人員：陳武，張亮亮，王嬌，
    
        申請(專利權)人：湖北省北巷南茂科技有限公司，
    
        類型：發明
    
        國別省市：
    
                            
    
                            
                        
    
                    
    
                    
                    
                     
                
    
                
                
    
                    
    
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