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第 6 期 刘佳慧，等: 功能化石墨烯改性无胺型水性聚氨酯的制备 ·1077·

Provincial Education Department (17JS012); Youth Science and Technology Nova Project of Shaanxi Province
(2018KJXX-023); Xi'an Municipal Science and Technology Plan Project (2017068C, 201805024YD2CG8)

随着医药行业近年不断发展，对医药包装胶黏 温性能良好的环保型医药包装胶黏剂。
剂的质量及安全性要求逐渐提高。运用聚氨酯做胶
黏剂可发挥其透明度高、耐油、耐磨以及高粘结强 1 实验部分
[1]
度的优越性 。由于各国对环保方面的逐渐重视，
1.1 试剂
含易挥发性有机化合物（VOC）的胶黏剂的使用受
单层氧化石墨烯（GO），生物级，苏州碳丰石
到很大限制，因此，无溶剂型水性聚氨酯（WPU）
墨科技有限公司;聚己内酯（PCL1000），工业级，济
胶黏剂的应用成为必然趋势。但单一水性聚氨酯
宁泰诺化工有限公司；甲基丙烯酸甲酯（MMA），
（WPU）乳液存在耐温性能差、固含量低、光泽度
工业级，南通润丰石油化工有限公司；3-氨丙基三
和自增稠能力偏低，以及作为医药包装胶黏剂时抗
反黏性能差等缺点，为增强 WPU 应用性能，需对 甲氧基硅烷（APS），工业级，广东滃江化学试剂有
其进行改性 [2-3] 。 限公司；二羟甲基丁酸（DMBA），工业级，济南万
石墨烯逐渐成为受关注的新型纳米材料，作为 多鑫化工有限公司；丙烯酸羟乙酯（HEA），分析纯，
聚合乳液的功能性无机填料获得大量研究。但因石 上海展云化工有限公司；1,4-丁二醇（BDO），分析
墨烯具有巨大的表面张力和较强的化学惰性导致其 纯,南京化学试剂股份有限公司；亲水纳米SiO 2 （平
[4]
在溶剂中易发生团聚 。因而，将其制备为氧化石 均粒径20 nm）、甲苯二异氰酸酯（TDI-80），工业级，
墨烯（GO）使其表面带有大量的羟基，促进其分散 山东嘉颖化工有限公司；水性扩链剂（PPS），工业
于水以及有机溶剂中，抑制团聚，增强了其与基体 级，江杉化学有限公司。
[5]
材料的界面作用 。纳米 SiO 2 颗粒具有尺寸小、比 1.2 样品制备
表面积大且具有宏观量子效应等优点，可与水性聚 1.2.1 氧化石墨烯接枝 SiO 2 (SiO 2 -NH 2 -GO)的制备
氨酯进行杂化产生协同作用，能够赋予水性聚氨酯 氨基化纳米 SiO 2 的制备：将 0.2 g 纳米 SiO 2 分
良好的力学性能和耐溶剂性能 [6-8] 。由于纳米 SiO 2 散到 100 mL 无水乙醇中，在 200 W 功率下超声处
颗粒尺寸小、分子状态又呈三维网状结构，而且表
理 15 min；现取 0.5 mL APS 滴加至体系中，继续超
面羟基含量较高，能与异氰酸酯以及聚氨酯中的基
声处理 15 min；将体系移至三口烧瓶中于 60 ℃下搅
团发生键合作用,可以能够赋予乳液胶膜的耐水性、 拌反应 6 h；将反应液在 2000 r/min 下离心 5 min，取
[9]
降低成膜的透光率、增加耐磨、导电、隔热等功能 。
下层固体用无水乙醇充分润洗，并在 65 ℃烘箱干燥
本文采用种子乳液聚合法，用甲基丙烯酸甲酯
24 h 得到 SiO 2 -NH 2 。
（MMA）对水性聚氨酯（WPU）乳液进行改性，合
SiO 2 -NH 2 -GO 的制备：取 0.1 g GO 溶解于 25 mL
成了具有核壳结构的水性聚氨酯-丙烯酸酯（WPUA）
乳液 [10] 。并将氧化石墨烯与氨基化纳米 SiO 2 进行混 去离子水中，经超声处理 1 h 后，将反应液稀释至
200 mL；将制备的 SiO 2 -NH 2 分散于 50 mL 去离子
合杂化，将氧化石墨烯接枝纳米 SiO 2 (SiO 2 -NH 2 )，
作为性能优异的无机填料通过原位聚合法制备了氨 水中，超声 30 min 并稀释至 100 mL。将 SiO 2 -NH 2
基化纳米 SiO 2 改性石墨烯/水性聚氨酯-丙烯酸酯 稀释液缓慢滴加到 GO 溶液中，在 30 ℃下经搅拌反
（SiO 2 -NH 2 -GO/WPUA）复合乳液，并对乳液胶膜 应 3 h；将反应液于 1000 r/min 下离心 5 min 后，取
性能进行测定，考察了乳液作为胶黏剂用于医药包 下层固体置于 70 ℃烘箱中干燥 24 h，研磨过筛备
装材料上的粘接性能等 [11] 。以期得到力学性能及耐 用。反应路线如下所示：