防腐阻燃水性聚氨酯的研究

Oksana Grigoreiva等人于 2004 年通過機械剝離的方法發(fā)現(xiàn)石墨烯，自此人們對石墨烯及其中間產(chǎn)物氧化石墨烯（GO）的關(guān)注日益增加。GO 的結(jié)構(gòu)與石墨烯相似，但在其邊緣存在含氧官能團，其中羧基、羥基較多。GO 具有較大的理論表面積，含氧基團的存在可以使其與水形成穩(wěn)定的水性膠體，還使其能夠與親水性樹脂基體直接復(fù)合。國內(nèi)外出現(xiàn)很多通過將GO加入聚丙烯酸酯、聚氨酯中進行改性的研究，結(jié)果表明，通過 GO 改性的復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性和力學(xué)性能提高。近年來，無鹵本質(zhì)阻燃水性聚氨酯的研究成為焦點，其中大多研究以無鹵阻燃劑作為軟段或者硬段擴鏈劑對聚氨酯進行化學(xué)阻燃改性。這種方法在一定程度上提高了水洗聚氨酯的阻燃性，且環(huán)保，但由于阻燃劑尤其是含磷阻燃劑的熱分解溫度低，在一定程度上影響了聚氨酯材料的熱穩(wěn)定性。在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，以FRC-6作為硬段擴鏈劑合成 FPU 預(yù)聚體，并采用改進的 Hummers 法制備 GO，利用 GO 結(jié)構(gòu)中的羥基等與異氰酸根反應(yīng)，使 GO 在乳化階段實現(xiàn)對FPU 進行后擴鏈改性。本技術(shù)工藝簡單，但效果顯著，改善和提高了水性聚氨酯材料的熱穩(wěn)定性、阻燃性以及 耐腐蝕性等性能，擴大了水性聚氨酯在涂層領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。

研究實驗后結(jié)論如下：

（1）GO 對阻燃水性聚氨酯材料的接枝率在85%以上，且 GO 改性后，乳液的平均粒徑增加（84~90μm），黏度降低（9~16 mPa·s）。

（2）GO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.4%時，材料的耐腐蝕電位增大到76 mV，表明材料具有良好的耐腐蝕性。

（3）TG 分析發(fā)現(xiàn)，GOFPU 的初始熱分解溫度增大，熱穩(wěn)定提高，殘?zhí)柯试黾印?

（4）阻燃性測試發(fā)現(xiàn)，GO 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1%時，材料的阻燃性最強，LOI 值為 30.5%，UL-94 測試結(jié)果達(dá)到v-0級。

（5）GO 的加入提高了復(fù)合材料的耐腐蝕性、熱穩(wěn)定性、阻燃性。