一种导热导电型改性聚氨酯超疏水复合涂料及其制法

摘要

本发明涉及聚氨酯涂料技术领域，且公开了一种导热导电型改性聚氨酯超疏水复合涂料，包括以下配方原料：铜‑石墨烯复合材料、六亚甲基二异氰酸酯、全氟辛基乙基甲基丙烯酸酯、氟化四乙醇、催化剂、引发剂。该一种导热导电型改性聚氨酯超疏水复合涂料，纳米单质铜和石墨烯通过高能球磨法和烧结热压法形成复合材料，通过硅烷偶联剂使聚氨酯在复合材料的表面上原位聚合，提高了铜‑石墨烯复合材料与聚氨酯的分散性和相容性，增强了聚氨酯涂料的导热性和导电性，使用六亚甲基二异氰酸酯和氟化四乙醇生成疏水性的聚氨酯单体结构，通过全氟辛基乙基甲基丙烯酸酯接枝，使聚氨酯涂料表现出优异的超疏水性能。

权利要求

1.一种导热导电型改性聚氨酯超疏水复合涂料，包括以下按重量份数计的配方原料，其特征在于：5‑20份铜‑石墨烯复合材料、65‑70份六亚甲基二异氰酸酯、8‑12份全氟辛基乙基甲基丙烯酸酯、4‑6份氟化四乙醇、2‑4份催化剂、1‑3份引发剂；所述铜‑石墨烯复合材料制备方法包括以下步骤：

1）向反应瓶中加入质量分数为90‑98%的浓硫酸，和质量分数为85‑97%的浓硝酸，两者体积比为1:2‑2.5，搅拌均匀后加入石墨烯，将溶液加热至125‑135 ℃，反应5‑7 h，将溶液过滤除去溶剂、洗涤固体产物、干燥，制备得到羟基化石墨烯；

2）向行星球磨机中加入乙醇溶剂、羟基化石墨烯和平均粒径为50 nm的纳米单质铜，球磨机公转转速为580‑620 rpm，自转转速为80‑120 rpm，进行球磨6‑8 h，将溶液在40‑50 ℃下，进行超声分散处理2‑3 h，超声频率为22‑28 KHz，将溶液除去溶剂、干燥，将固体混合物置于真空‑热压烧结炉，烧结压力为25‑30 MPa，升温速率5‑10 ℃/min，先在420‑450 ℃下保温烧结20‑30 min，再升温至720‑740 ℃，保温烧结40‑60 min，烧结产物为铜负载石墨烯；

3）向体积比为30‑35:1的乙醇和蒸馏水混合溶剂，加入铜负载石墨烯和硅烷偶联剂十七氟癸基三甲氧基硅烷，将溶液加热至35‑45 ℃，反应12‑18 h，将溶液除去溶剂、干燥，制备得到硅烷偶联剂改性的铜‑石墨烯复合材料；所述行星球磨机包括框体（1），框体（1）的背面固定连接有连轴（2），所述连轴（2）的背面活动连接有转轴（3），所述框体（1）的正面开设有排屑槽（4），所述框体（1）的内部固定连接有安装座（5），所述安装座（5）的内部开设有安装孔（6），所述安装座（5）的内侧固定连接有轴座（7），框体（1）为圆盘状，框体（1）与连轴（2）和转轴（3）的轴线为同一条直线，排屑槽（4）共设置有四个，四个排屑槽（4）的规格尺寸均相同，并且以框体（1）的圆心为参照呈均匀分布，安装座（5）共设置有八个，八个安装座（5）的规格尺寸均相同，并且以以框体（1）的圆心为参照呈均匀分布，即相邻两个安装座（5）之间的角度和距离均相同。

2.根据权利要求1所述的一种导热导电型改性聚氨酯超疏水复合涂料，其特征在于：所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。

3.根据权利要求1所述的一种导热导电型改性聚氨酯超疏水复合涂料，其特征在于：所述引发剂过氧化二苯甲酰。

4.根据权利要求1所述的一种导热导电型改性聚氨酯超疏水复合涂料，其特征在于：所述羟基化石墨烯和纳米单质铜质量比为1:12‑20。

5.根据权利要求1所述的一种导热导电型改性聚氨酯超疏水复合涂料，其特征在于：所述铜负载石墨烯和硅烷偶联剂质量比为60‑80:1。

6.根据权利要求1所述的一种导热导电型改性聚氨酯超疏水复合涂料，其特征在于：所述导热导电型改性聚氨酯超疏水复合涂料制备方法包括以下步骤：（1）向N,N‑二甲基甲酰胺溶剂中加入5‑20份铜‑石墨烯复合材料、65‑70份六亚甲基二异氰酸酯和4‑6份氟化四乙醇，搅拌均匀后加入2‑4份催化剂二月桂酸二丁基锡和1‑3份引发剂过氧化二苯甲酰，将溶液加热至50‑60 ℃，反应2‑3 h，再升温至80‑90 ℃，反应4‑6 h，再加入8‑12份全氟辛基乙基甲基丙烯酸酯，温度升至110‑120 ℃，反应5‑8 h；

（2）将溶液除去溶剂，加入蒸馏水并通过高速离心机离心分离，直至上层液体呈透明清液，将下层油状物加入体积比为1:1.5‑2的乙酸乙酯和丙酮混合溶剂，控制固液比为60‑

80%，将溶液进行超声分散处理3‑5 h，制备得到导热导电型改性聚氨酯超疏水复合涂料。

说明书

一种导热导电型改性聚氨酯超疏水复合涂料及其制法

技术领域

[0001] 本发明涉及聚氨酯涂料技术领域，具体为一种导热导电型改性聚氨酯超疏水复合涂料及其制法。

背景技术

[0002] 聚氨酯从结构上分为聚酯型和聚醚型，软质聚氨酯含有热塑性的线性结构，具有良好的弹性、耐化学性和机械性能，聚氨酯材料具有隔热、隔音、抗震、防毒等性能，广泛应
用于建筑领域、家居家电领域、交通领域等，硬质聚氨酯具有质轻、隔音、绝热、耐化学药品、
易加工等优点，主要用于建筑、汽车、航空工业、保温隔热材料等领域，聚氨酯弹性体性能介
于塑料和橡胶之间，具有耐油、耐磨、耐低温、耐老化、硬度高，弹性好等优点，主要用于制鞋
工业和医疗业等领域。

[0003] 聚氨酯制品主要包括泡沫塑料、弹性体、革鞋树脂、涂料、胶粘剂和密封胶等，其中聚氨酯涂料可以分为双组分聚氨酯涂料和单组分聚氨酯涂料，主要应用于木器涂料、汽车
修补涂料、地坪漆、电子涂料、聚氨酯防水涂料、地板涂料、防腐涂料等，但是目前的聚氨酯
的导热性能不高，同时聚氨酯的内电阻较大，电导率较低，其导电性能较差，并且目前的聚
氨酯涂料大多为水性聚氨酯，疏水性能不好。

[0004] (一)解决的技术问题

[0005] 针对现有技术的不足，本发明提供了一种导热导电型改性聚氨酯超疏水复合涂料及其制法，解决了聚氨酯的导热性能和导电性能不高的问题，并且解决了聚氨酯涂料疏水
性能较差的问题。

[0006] (二)技术方案

[0007] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种导热导电型改性聚氨酯超疏水复合涂料，包括以下按重量份数计的配方原料：5‑20份铜‑石墨烯复合材料、65‑70份六亚甲
基二异氰酸酯、8‑12份全氟辛基乙基甲基丙烯酸酯、4‑6份氟化四乙醇、2‑4份催化剂、1‑3份
引发剂。

[0008] 优选的，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。

[0009] 优选的，所述引发剂过氧化二苯甲酰。

[0010] 优选的，所述铜‑石墨烯复合材料制备方法包括以下步骤：

[0011] (1)向反应瓶中加入质量分数为90‑98％的浓硫酸，和质量分数为85‑97％的浓硝酸，两者体积比为1:2‑2.5，搅拌均匀后加入石墨烯，将反应瓶置于油浴锅中加热至125‑135
℃，匀速搅拌回流反应5‑7h，将溶液冷却至室温，过滤除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物
至中性，并充分干燥，制备得到羟基化石墨烯。

[0012] (2)向行星球磨机中加入乙醇溶剂、羟基化石墨烯和平均粒径为50nm的纳米单质铜，球磨机公转转速为580‑620rpm，自转转速为80‑120rpm，进行球磨6‑8h，将溶液转移进反
应瓶中，并置于超声处理仪中，加热至40‑50℃，超声频率为22‑28KHz，进行超声分散处理2‑
3h，将溶液减压浓缩除去溶剂，并充分干燥，将固体混合物置于真空‑热压烧结炉，烧结压力
为25‑30MPa，升温速率5‑10℃/min，先在420‑450℃下保温烧结20‑30min，再升温至720‑740
℃，保温烧结40‑60min，烧结产物为铜负载石墨烯。

[0013] (3)向反应瓶中加入乙醇和蒸馏水混合溶剂，两者体积比为30‑35:1，加入铜负载石墨烯和硅烷偶联剂十七氟癸基三甲氧基硅烷，将溶液置于恒温水浴锅中加热至35‑45℃，
匀速搅拌反应12‑18h，将溶液减压浓缩除去溶剂，并充分干燥，制备得到硅烷偶联剂改性的
铜‑石墨烯复合材料。

[0014] 优选的，所述行星球磨机包括框体，框体的背面固定连接有连轴，连轴的背面活动连接有转轴，框体的正面开设有排屑槽，框体的内部固定连接有安装座，安装座的内部开设
有安装孔，安装座的内侧固定连接有轴座，框体为圆盘状，框体与连轴和转轴的轴线为同一
条直线，排屑槽共设置有四个，四个排屑槽的规格尺寸均相同，并且以框体的圆心为参照呈
均匀分布，安装座共设置有八个，八个安装座的规格尺寸均相同，并且以以框体的圆心为参
照呈均匀分布，即相邻两个安装座之间的角度和距离均相同。

[0015] 优选的，所述羟基化石墨烯和纳米单质铜质量比为1:12‑20。

[0016] 优选的，所述铜负载石墨烯和硅烷偶联剂质量比为60‑80:1。

[0017] 优选的，所述导热导电型改性聚氨酯超疏水复合涂料制备方法包括以下步骤：

[0018] (1)向反应瓶中加入N,N‑二甲基甲酰胺溶剂、5‑20份铜‑石墨烯复合材料、65‑70份六亚甲基二异氰酸酯和4‑6份氟化四乙醇，搅拌均匀后加入2‑4份催化剂二月桂酸二丁基锡
和1‑3份引发剂过氧化二苯甲酰，将反应瓶置于油浴锅中加热至50‑60℃，匀速搅拌反应2‑
3h，再升温至80‑90℃，匀速搅拌反应4‑6h，再加入8‑12份全氟辛基乙基甲基丙烯酸酯，温度
升至110‑120℃，匀速搅拌反应5‑8h。

[0019] (2)将溶液冷却至室温减压浓缩除去溶剂，加入蒸馏水并通过高速离心机离心分离，直至上层液体呈透明清液，将下层油状物置于反应瓶中，并加入体积比为1:1.5‑2的乙
酸乙酯和丙酮混合溶剂，控制固液比为60‑80％，将反应瓶置于超声处理仪中，进行超声分
散处理3‑5h，制备得到导热导电型改性聚氨酯超疏水复合涂料。

[0020] (三)有益的技术效果

[0021] 与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果：

[0022] 该一种导热导电型改性聚氨酯超疏水复合涂料，纳米单质铜具有很高的电导率和导热性，石墨烯的导热性很强，并且导电性优异，通过高能球磨法和烧结热压法，使纳米单
质铜和石墨烯形成复合材料，再通过硅烷偶联剂与石墨烯上的羟基键合，并且使用原位法
使聚氨酯在铜‑石墨烯复合材料的表面上原位聚合，大幅提高了铜‑石墨烯复合材料与聚氨
酯的分散性和相容性，避免了无机材质的铜‑石墨烯复合材料在聚氨酯涂料中相容性较差
而导致团聚和结块的现象，从而增强了聚氨酯涂料的导热性和导电性，提高了聚氨酯涂料
的实用性。

[0023] 该一种导热导电型改性聚氨酯超疏水复合涂料，使用长烷基链的六亚甲基二异氰酸酯和氟化四乙醇生成疏水性的聚氨酯单体结构，再使用疏水性优异的全氟辛基乙基甲基
丙烯酸酯接枝聚氨酯单体，从而聚合形成疏水性极强的氟化聚氨酯，并且使用的硅烷偶联
剂为十七氟癸基三甲氧基硅烷，也增强了聚氨酯涂料的疏水性，从而使聚氨酯涂料表现出
优异的超疏水性能。

附图说明

[0024] 图1为本发明连接结构立体图；

[0025] 图2为本发明连接结构俯视图；

[0026] 图3为本发明连接结构仰视图；

[0027] 图4为本发明连接结构左视图；

[0028] 图5为本发明连接结构剖视图。

[0029] 图中：1‑框体、2‑连轴、3‑转轴、4‑排屑槽、5‑安装座、6‑安装孔、7‑轴座。

具体实施方式

[0030] 为实现上述目的，本发明提供如下具体实施方式和实施例：一种导热导电型改性聚氨酯超疏水复合涂料，包括以下按重量份数计的配方原料：5‑20份铜‑石墨烯复合材料、
65‑70份六亚甲基二异氰酸酯、8‑12份全氟辛基乙基甲基丙烯酸酯、4‑6份氟化四乙醇、2‑4
份催化剂、1‑3份引发剂，催化剂为二月桂酸二丁基锡，引发剂过氧化二苯甲酰。

[0031] 铜‑石墨烯复合材料制备方法包括以下步骤：

[0032] (1)向反应瓶中加入质量分数为90‑98％的浓硫酸，和质量分数为85‑97％的浓硝酸，两者体积比为1:2‑2.5，搅拌均匀后加入石墨烯，将反应瓶置于油浴锅中加热至125‑135
℃，匀速搅拌回流反应5‑7h，将溶液冷却至室温，过滤除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物
至中性，并充分干燥，制备得到羟基化石墨烯。

[0033] (2)向行星球磨机中加入乙醇溶剂，行星球磨机包括框体，框体的背面固定连接有连轴，连轴的背面活动连接有转轴，框体的正面开设有排屑槽，框体的内部固定连接有安装
座，安装座的内部开设有安装孔，安装座的内侧固定连接有轴座，框体为圆盘状，框体与连
轴和转轴的轴线为同一条直线，排屑槽共设置有四个，四个排屑槽的规格尺寸均相同，并且
以框体的圆心为参照呈均匀分布，安装座共设置有八个，八个安装座的规格尺寸均相同，并
且以以框体的圆心为参照呈均匀分布，即相邻两个安装座之间的角度和距离均相同，羟基
化石墨烯和平均粒径为50nm的纳米单质铜，两者质量比为1:12‑20，球磨机公转转速为580‑
620rpm，自转转速为80‑120rpm，进行球磨6‑8h，将溶液转移进反应瓶中，并置于超声处理仪
中，加热至40‑50℃，超声频率为22‑28KHz，进行超声分散处理2‑3h，将溶液减压浓缩除去溶
剂，并充分干燥，将固体混合物置于真空‑热压烧结炉，烧结压力为25‑30MPa，升温速率5‑10
℃/min，先在420‑450℃下保温烧结20‑30min，再升温至720‑740℃，保温烧结40‑60min，烧
结产物为铜负载石墨烯。

[0034] (3)向反应瓶中加入乙醇和蒸馏水混合溶剂，两者体积比为30‑35:1，加入铜负载石墨烯和硅烷偶联剂十七氟癸基三甲氧基硅烷，质量比为60‑80:1，将溶液置于恒温水浴锅
中加热至35‑45℃，匀速搅拌反应12‑18h，将溶液减压浓缩除去溶剂，并充分干燥，制备得到
硅烷偶联剂改性的铜‑石墨烯复合材料。

[0035] 导热导电型改性聚氨酯超疏水复合涂料制备方法包括以下步骤：

[0036] (1)向反应瓶中加入N,N‑二甲基甲酰胺溶剂、5‑20份铜‑石墨烯复合材料、65‑70份六亚甲基二异氰酸酯和4‑6份氟化四乙醇，搅拌均匀后加入2‑4份催化剂二月桂酸二丁基锡
和1‑3份引发剂过氧化二苯甲酰，将反应瓶置于油浴锅中加热至50‑60℃，匀速搅拌反应2‑
3h，再升温至80‑90℃，匀速搅拌反应4‑6h，再加入8‑12份全氟辛基乙基甲基丙烯酸酯，温度
升至110‑120℃，匀速搅拌反应5‑8h。

[0037] (2)将溶液冷却至室温减压浓缩除去溶剂，加入蒸馏水并通过高速离心机离心分离，直至上层液体呈透明清液，将下层油状物置于反应瓶中，并加入体积比为1:1.5‑2的乙
酸乙酯和丙酮混合溶剂，控制固液比为60‑80％，将反应瓶置于超声处理仪中，进行超声分
散处理3‑5h，制备得到导热导电型改性聚氨酯超疏水复合涂料。

[0038] 实施例1

[0039] (1)制备羟基化石墨烯组分1：向反应瓶中加入质量分数为90％的浓硫酸，和质量分数为85％的浓硝酸，两者体积比为1:2.5，搅拌均匀后加入石墨烯，将反应瓶置于油浴锅
中加热至125℃，匀速搅拌回流反应5h，将溶液冷却至室温，过滤除去溶剂，使用蒸馏水洗涤
固体产物至中性，并充分干燥，制备得到羟基化石墨烯组分1。

[0040] (2)制备烧结产物为铜负载石墨烯组分1：向行星球磨机中加入乙醇溶剂，行星球磨机包括框体，框体的背面固定连接有连轴，连轴的背面活动连接有转轴，框体的正面开设
有排屑槽，框体的内部固定连接有安装座，安装座的内部开设有安装孔，安装座的内侧固定
连接有轴座，框体为圆盘状，框体与连轴和转轴的轴线为同一条直线，排屑槽共设置有四
个，四个排屑槽的规格尺寸均相同，并且以框体的圆心为参照呈均匀分布，安装座共设置有
八个，八个安装座的规格尺寸均相同，并且以以框体的圆心为参照呈均匀分布，即相邻两个
安装座之间的角度和距离均相同，羟基化石墨烯组分1和平均粒径为50nm的纳米单质铜，两
者质量比为1:12，球磨机公转转速为580rpm，自转转速为80rpm，进行球磨6h，将溶液转移进
反应瓶中，并置于超声处理仪中，加热至40℃，超声频率为22KHz，进行超声分散处理2h，将
溶液减压浓缩除去溶剂，并充分干燥，将固体混合物置于真空‑热压烧结炉，烧结压力为
25MPa，升温速率5℃/min，先在420℃下保温烧结20min，再升温至720℃，保温烧结40min，烧
结产物为铜负载石墨烯组分1。

[0041] (3)制备硅烷偶联剂改性的铜‑石墨烯复合材料1：向反应瓶中加入乙醇和蒸馏水混合溶剂，两者体积比为30:1，加入铜负载石墨烯组分1和硅烷偶联剂十七氟癸基三甲氧基
硅烷，质量比为60:1，将溶液置于恒温水浴锅中加热至35℃，匀速搅拌反应12h，将溶液减压
浓缩除去溶剂，并充分干燥，制备得到硅烷偶联剂改性的铜‑石墨烯复合材料1。

[0042] (4)制备导热导电型改性聚氨酯超疏水复合涂料1：向反应瓶中加入N,N‑二甲基甲酰胺溶剂、20份铜‑石墨烯复合材料1、65份六亚甲基二异氰酸酯和4份氟化四乙醇，搅拌均
匀后加入2份催化剂二月桂酸二丁基锡和1份引发剂过氧化二苯甲酰，将反应瓶置于油浴锅
中加热至50℃，匀速搅拌反应2h，再升温至80℃，匀速搅拌反应4h，再加入8份全氟辛基乙基
甲基丙烯酸酯，温度升至110℃，匀速搅拌反应5h，将溶液冷却至室温减压浓缩除去溶剂，加
入蒸馏水并通过高速离心机离心分离，直至上层液体呈透明清液，将下层油状物置于反应
瓶中，并加入体积比为1:1.5的乙酸乙酯和丙酮混合溶剂，控制固液比为60％，将反应瓶置
于超声处理仪中，进行超声分散处理3h，制备得到导热导电型改性聚氨酯超疏水复合涂料
1。

[0043] 实施例2

[0044] (1)制备羟基化石墨烯组分2：向反应瓶中加入质量分数为90％的浓硫酸，和质量分数为85％的浓硝酸，两者体积比为1:2.5，搅拌均匀后加入石墨烯，将反应瓶置于油浴锅
中加热至125℃，匀速搅拌回流反应7h，将溶液冷却至室温，过滤除去溶剂，使用蒸馏水洗涤
固体产物至中性，并充分干燥，制备得到羟基化石墨烯组分2。

[0045] (2)制备烧结产物为铜负载石墨烯组分2：向行星球磨机中加入乙醇溶剂，行星球磨机包括框体，框体的背面固定连接有连轴，连轴的背面活动连接有转轴，框体的正面开设
有排屑槽，框体的内部固定连接有安装座，安装座的内部开设有安装孔，安装座的内侧固定
连接有轴座，框体为圆盘状，框体与连轴和转轴的轴线为同一条直线，排屑槽共设置有四
个，四个排屑槽的规格尺寸均相同，并且以框体的圆心为参照呈均匀分布，安装座共设置有
八个，八个安装座的规格尺寸均相同，并且以以框体的圆心为参照呈均匀分布，即相邻两个
安装座之间的角度和距离均相同，羟基化石墨烯组分2和平均粒径为50nm的纳米单质铜，两
者质量比为1:12，球磨机公转转速为580rpm，自转转速为120rpm，进行球磨8h，将溶液转移
进反应瓶中，并置于超声处理仪中，加热至40℃，超声频率为28KHz，进行超声分散处理2h，
将溶液减压浓缩除去溶剂，并充分干燥，将固体混合物置于真空‑热压烧结炉，烧结压力为
30MPa，升温速率5℃/min，先在450℃下保温烧结20min，再升温至740℃，保温烧结60min，烧
结产物为铜负载石墨烯组分2。

[0046] (3)制备硅烷偶联剂改性的铜‑石墨烯复合材料2：向反应瓶中加入乙醇和蒸馏水混合溶剂，两者体积比为30:1，加入铜负载石墨烯组分2和硅烷偶联剂十七氟癸基三甲氧基
硅烷，质量比为80:1，将溶液置于恒温水浴锅中加热至45℃，匀速搅拌反应12h，将溶液减压
浓缩除去溶剂，并充分干燥，制备得到硅烷偶联剂改性的铜‑石墨烯复合材料2。

[0047] (4)制备导热导电型改性聚氨酯超疏水复合涂料2：向反应瓶中加入N,N‑二甲基甲酰胺溶剂、16份铜‑石墨烯复合材料2、66.5份六亚甲基二异氰酸酯和4.5份氟化四乙醇，搅
拌均匀后加入2.5份催化剂二月桂酸二丁基锡和1.5份引发剂过氧化二苯甲酰，将反应瓶置
于油浴锅中加热至60℃，匀速搅拌反应2h，再升温至90℃，匀速搅拌反应4h，再加入9份全氟
辛基乙基甲基丙烯酸酯，温度升至110℃，匀速搅拌反应8h，将溶液冷却至室温减压浓缩除
去溶剂，加入蒸馏水并通过高速离心机离心分离，直至上层液体呈透明清液，将下层油状物
置于反应瓶中，并加入体积比为1:1.8的乙酸乙酯和丙酮混合溶剂，控制固液比为65％，将
反应瓶置于超声处理仪中，进行超声分散处理3h，制备得到导热导电型改性聚氨酯超疏水
复合涂料2。

[0048] 实施例3

[0049] (1)制备羟基化石墨烯组分3：向反应瓶中加入质量分数为95％的浓硫酸，和质量分数为90％的浓硝酸，两者体积比为1:2.2，搅拌均匀后加入石墨烯，将反应瓶置于油浴锅
中加热至130℃，匀速搅拌回流反应6h，将溶液冷却至室温，过滤除去溶剂，使用蒸馏水洗涤
固体产物至中性，并充分干燥，制备得到羟基化石墨烯组分3。

[0050] (2)制备烧结产物为铜负载石墨烯组分3：向行星球磨机中加入乙醇溶剂，行星球磨机包括框体，框体的背面固定连接有连轴，连轴的背面活动连接有转轴，框体的正面开设
有排屑槽，框体的内部固定连接有安装座，安装座的内部开设有安装孔，安装座的内侧固定
连接有轴座，框体为圆盘状，框体与连轴和转轴的轴线为同一条直线，排屑槽共设置有四
个，四个排屑槽的规格尺寸均相同，并且以框体的圆心为参照呈均匀分布，安装座共设置有
八个，八个安装座的规格尺寸均相同，并且以以框体的圆心为参照呈均匀分布，即相邻两个
安装座之间的角度和距离均相同，羟基化石墨烯组分3和平均粒径为50nm的纳米单质铜，两
者质量比为1:16，球磨机公转转速为600rpm，自转转速为100rpm，进行球磨7h，将溶液转移
进反应瓶中，并置于超声处理仪中，加热至45℃，超声频率为25KHz，进行超声分散处理
2.5h，将溶液减压浓缩除去溶剂，并充分干燥，将固体混合物置于真空‑热压烧结炉，烧结压
力为28MPa，升温速率8℃/min，先在435℃下保温烧结25min，再升温至730℃，保温烧结
50min，烧结产物为铜负载石墨烯组分3。

[0051] (3)制备硅烷偶联剂改性的铜‑石墨烯复合材料3：向反应瓶中加入乙醇和蒸馏水混合溶剂，两者体积比为32:1，加入铜负载石墨烯组分3和硅烷偶联剂十七氟癸基三甲氧基
硅烷，质量比为70:1，将溶液置于恒温水浴锅中加热至40℃，匀速搅拌反应15h，将溶液减压
浓缩除去溶剂，并充分干燥，制备得到硅烷偶联剂改性的铜‑石墨烯复合材料3。

[0052] (4)制备导热导电型改性聚氨酯超疏水复合涂料3：向反应瓶中加入N,N‑二甲基甲酰胺溶剂、13份铜‑石墨烯复合材料3、67份六亚甲基二异氰酸酯和5份氟化四乙醇，搅拌均
匀后加入3份催化剂二月桂酸二丁基锡和2份引发剂过氧化二苯甲酰，将反应瓶置于油浴锅
中加热至55℃，匀速搅拌反应2.5h，再升温至85℃，匀速搅拌反应5h，再加入10份全氟辛基
乙基甲基丙烯酸酯，温度升至115℃，匀速搅拌反应6.5h，将溶液冷却至室温减压浓缩除去
溶剂，加入蒸馏水并通过高速离心机离心分离，直至上层液体呈透明清液，将下层油状物置
于反应瓶中，并加入体积比为1:1.8的乙酸乙酯和丙酮混合溶剂，控制固液比为70％，将反
应瓶置于超声处理仪中，进行超声分散处理4h，制备得到导热导电型改性聚氨酯超疏水复
合涂料3。

[0053] 实施例4

[0054] (1)制备羟基化石墨烯组分4：向反应瓶中加入质量分数为95％的浓硫酸，和质量分数为95％的浓硝酸，两者体积比为1:2.2，搅拌均匀后加入石墨烯，将反应瓶置于油浴锅
中加热至130℃，匀速搅拌回流反应6h，将溶液冷却至室温，过滤除去溶剂，使用蒸馏水洗涤
固体产物至中性，并充分干燥，制备得到羟基化石墨烯组分4。

[0055] (2)制备烧结产物为铜负载石墨烯组分4：向行星球磨机中加入乙醇溶剂，行星球磨机包括框体，框体的背面固定连接有连轴，连轴的背面活动连接有转轴，框体的正面开设
有排屑槽，框体的内部固定连接有安装座，安装座的内部开设有安装孔，安装座的内侧固定
连接有轴座，框体为圆盘状，框体与连轴和转轴的轴线为同一条直线，排屑槽共设置有四
个，四个排屑槽的规格尺寸均相同，并且以框体的圆心为参照呈均匀分布，安装座共设置有
八个，八个安装座的规格尺寸均相同，并且以以框体的圆心为参照呈均匀分布，即相邻两个
安装座之间的角度和距离均相同，羟基化石墨烯组分4和平均粒径为50nm的纳米单质铜，两
者质量比为1:20，球磨机公转转速为620rpm，自转转速为80rpm，进行球磨6h，将溶液转移进
反应瓶中，并置于超声处理仪中，加热至50℃，超声频率为28KHz，进行超声分散处理2h，将
溶液减压浓缩除去溶剂，并充分干燥，将固体混合物置于真空‑热压烧结炉，烧结压力为
30MPa，升温速率10℃/min，先在450℃下保温烧结30min，再升温至740℃，保温烧结40min，
烧结产物为铜负载石墨烯组分4。

[0056] (3)制备硅烷偶联剂改性的铜‑石墨烯复合材料4：向反应瓶中加入乙醇和蒸馏水混合溶剂，两者体积比为35:1，加入铜负载石墨烯组分4和硅烷偶联剂十七氟癸基三甲氧基
硅烷，质量比为60:1，将溶液置于恒温水浴锅中加热至45℃，匀速搅拌反应12h，将溶液减压
浓缩除去溶剂，并充分干燥，制备得到硅烷偶联剂改性的铜‑石墨烯复合材料4。

[0057] (4)制备导热导电型改性聚氨酯超疏水复合涂料4：向反应瓶中加入N,N‑二甲基甲酰胺溶剂、9份铜‑石墨烯复合材料4、68.5份六亚甲基二异氰酸酯和5.5份氟化四乙醇，搅拌
均匀后加入3.5份催化剂二月桂酸二丁基锡和2.5份引发剂过氧化二苯甲酰，将反应瓶置于
油浴锅中加热至60℃，匀速搅拌反应3h，再升温至80℃，匀速搅拌反应6h，再加入11份全氟
辛基乙基甲基丙烯酸酯，温度升至120℃，匀速搅拌反应5h，将溶液冷却至室温减压浓缩除
去溶剂，加入蒸馏水并通过高速离心机离心分离，直至上层液体呈透明清液，将下层油状物
置于反应瓶中，并加入体积比为1:2的乙酸乙酯和丙酮混合溶剂，控制固液比为75％，将反
应瓶置于超声处理仪中，进行超声分散处理5h，制备得到导热导电型改性聚氨酯超疏水复
合涂料4。

[0058] 实施例5

[0059] (1)制备羟基化石墨烯组分5：向反应瓶中加入质量分数为98％的浓硫酸，和质量分数为97％的浓硝酸，两者体积比为1:2.5，搅拌均匀后加入石墨烯，将反应瓶置于油浴锅
中加热至135℃，匀速搅拌回流反应7h，将溶液冷却至室温，过滤除去溶剂，使用蒸馏水洗涤
固体产物至中性，并充分干燥，制备得到羟基化石墨烯组分5。

[0060] (2)制备烧结产物为铜负载石墨烯组分5：向行星球磨机中加入乙醇溶剂，行星球磨机包括框体，框体的背面固定连接有连轴，连轴的背面活动连接有转轴，框体的正面开设
有排屑槽，框体的内部固定连接有安装座，安装座的内部开设有安装孔，安装座的内侧固定
连接有轴座，框体为圆盘状，框体与连轴和转轴的轴线为同一条直线，排屑槽共设置有四
个，四个排屑槽的规格尺寸均相同，并且以框体的圆心为参照呈均匀分布，安装座共设置有
八个，八个安装座的规格尺寸均相同，并且以以框体的圆心为参照呈均匀分布，即相邻两个
安装座之间的角度和距离均相同，羟基化石墨烯组分5和平均粒径为50nm的纳米单质铜，两
者质量比为1:20，球磨机公转转速为620rpm，自转转速为120rpm，进行球磨8h，将溶液转移
进反应瓶中，并置于超声处理仪中，加热至50℃，超声频率为28KHz，进行超声分散处理3h，
将溶液减压浓缩除去溶剂，并充分干燥，将固体混合物置于真空‑热压烧结炉，烧结压力为
30MPa，升温速率10℃/min，先在450℃下保温烧结30min，再升温至740℃，保温烧结60min，
烧结产物为铜负载石墨烯组分5。

[0061] (3)制备硅烷偶联剂改性的铜‑石墨烯复合材料5：向反应瓶中加入乙醇和蒸馏水混合溶剂，两者体积比为35:1，加入铜负载石墨烯组分5和硅烷偶联剂十七氟癸基三甲氧基
硅烷，质量比为80:1，将溶液置于恒温水浴锅中加热至45℃，匀速搅拌反应18h，将溶液减压
浓缩除去溶剂，并充分干燥，制备得到硅烷偶联剂改性的铜‑石墨烯复合材料5。

[0062] (4)制备导热导电型改性聚氨酯超疏水复合涂料5：向反应瓶中加入N,N‑二甲基甲酰胺溶剂、5份铜‑石墨烯复合材料5、70份六亚甲基二异氰酸酯和6份氟化四乙醇，搅拌均匀
后加入4份催化剂二月桂酸二丁基锡和3份引发剂过氧化二苯甲酰，将反应瓶置于油浴锅中
加热至60℃，匀速搅拌反应3h，再升温至90℃，匀速搅拌反应6h，再加入12份全氟辛基乙基
甲基丙烯酸酯，温度升至120℃，匀速搅拌反应8h，将溶液冷却至室温减压浓缩除去溶剂，加
入蒸馏水并通过高速离心机离心分离，直至上层液体呈透明清液，将下层油状物置于反应
瓶中，并加入体积比为1:2的乙酸乙酯和丙酮混合溶剂，控制固液比为80％，将反应瓶置于
超声处理仪中，进行超声分散处理5h，制备得到导热导电型改性聚氨酯超疏水复合涂料5。

[0063] 使用BEC‑6300B多参数电导率仪测试实施例1‑5中导热导电型改性聚氨酯超疏水复合涂料的电导率，测试标准为GB/T 1409‑2006。

[0064]

[0065] 综上所述，该一种导热导电型改性聚氨酯超疏水复合涂料，纳米单质铜具有很高的电导率和导热性，石墨烯的导热性很强，并且导电性优异，通过高能球磨法和烧结热压
法，使纳米单质铜和石墨烯形成复合材料，再通过硅烷偶联剂与石墨烯上的羟基键合，并且
使用原位法使聚氨酯在铜‑石墨烯复合材料的表面上原位聚合，大幅提高了铜‑石墨烯复合
材料与聚氨酯的分散性和相容性，避免了无机材质的铜‑石墨烯复合材料在聚氨酯涂料中
相容性较差而导致团聚和结块的现象，从而增强了聚氨酯涂料的导热性和导电性，提高了
聚氨酯涂料的实用性。

[0066] 使用长烷基链的六亚甲基二异氰酸酯和氟化四乙醇生成疏水性的聚氨酯单体结构，再使用疏水性优异的全氟辛基乙基甲基丙烯酸酯接枝聚氨酯单体，从而聚合形成疏水
性极强的氟化聚氨酯，并且使用的硅烷偶联剂为十七氟癸基三甲氧基硅烷，也增强了聚氨
酯涂料的疏水性，从而使聚氨酯涂料表现出优异的超疏水性能。