[发明专利]一种聚氨酯类有机高聚物纳米粉体及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于材料合成领域，具体涉及一种聚氨酯高聚物的纳米粉体材料及其制备方法。

技术背景：

聚氨酯(Polyurethane，PU)指的是主链上含有氨基甲酸酯(-NHCOO-)特征基团的一类高聚物，由多异氰酸酯与聚醚型或聚酯型多元醇反应制得，-N＝C＝O+HO-→-NHCOO-，得到相应的聚醚型聚氨酯或聚酯型聚氨酯。

当代工业生产与制造技术已发生了深刻变化，其中之一就是产品原始基础材料的应用，新型超细微粉材料成了大部分工业制造的上游和原始材料，几乎囊括了所有轻重工业的生产和制造部门。在汽车制造业、电子器件产业、日用化工工业，此外在石油的催化裂化、分子筛、洗涤剂、净化剂、产品改性、金属冶炼、化工合成、航天航空、高温超导、机械制造，特别是高科技领域有着极其广泛的应用。超细微粉体作为材料的添加剂和改性剂，可以改善制品外观尺寸、光洁度、颜色、手感等物理指标，还可改善制品的强度、弹性、柔韧性和抗老化等性能。当今世界，超细微粉的生产加工和应用水平，已成了一个国家科学技术发展水平的衡量标志。超细粉有不同的粒度等级，500目以下习惯称之为细粉，500-10000目左右为超细及超微细粉，万目以上习惯称亚纳米粉(目前世界各国对超细微粉的等级划分尚未有统一的标准)。习惯上，我们将尺寸大小在几十至几千纳米范围内的粉体称为纳米粉体。

纳米技术在90年代获得了突破性进展，纳米粉体因为其独特的小尺寸效应、表面效应、量子效应使纳米材料具备了普通材料所没有的特性，但是由于纳米粒子的比表面积大，表面能高，极易造成团聚，不仅为制备、保存和应用带来巨大不便，而且会导致纳米粉体失去其特有性能，成为材料应用开发和纳米技术继续发展的瓶颈。故而，纳米粉体的制备、加工技术以及如何提高其在基体材料中的分散性、稳定性，一直是科研院所和工程技术人员关注和研究的热点。

目前工业生产纳米粉体的途径主要有两种基本方法，一是物理方法，二是化学合成，还有就是这两种方法基础上的混合法。物理方法制备纳米粉体的主要设备是各种不同原理的粉碎机、分级机和收集设备，如气流磨、振动磨、雷蒙磨、球磨机等等，形式上主要有干法和水法两种。化学合成方法主要有各种条件下的化学反应，高温、高压和骤冷技术制备等等。所有的微粉生产基本上没有三废污染及排放。文献记载报道的纳米粉体，多以无机类金属或非金属材料为主体，或者是用有机材料对无机纳米粉粒实现包覆的有机-无机复合粉体，而单纯有机物粉体的制备和加工，由于高分子有机材料独特的物理力学性能，如韧性强、断裂伸长大，有较强的抵抗外界破坏的能力，故而采用常规的粉体加工设备，很难将其加工成为超细的纳米粉体。特别是一些金属磨盘，不仅耐磨性差，而且易发热，很容易使有机材料变色变质，严重影响材料的性质和质量。鲜见的一些有机超细粉体的加工，还是依靠磨盘材质和结构的改进，也仅见于保健食品和日用产品改性，如珍珠粉、灵芝孢子粉、绿藻粉、羊胎素等，以及羊毛、蚕丝、羽绒等天然高分子，所报道的超细粉体平均粒径在几微米。

发明内容：

为了克服上述技术背景中所提及的现有有机高聚物纳米材料制备困难以及粉体粒径偏大、性能不佳和不稳定，本发明提供了一种常温下非碾磨工艺的有机高聚物纳米超细粉体的制备。

本发明的技术方案如下：

一种以聚氨酯为基材的纳米粉体材料，是聚醚型聚氨酯或聚酯型聚氨酯纳米粉体，粉粒尺寸从50纳米至200纳米，生理溶液中呈电中性。

本发明所说的以聚氨酯为基材的纳米粉体材料的制备方法如下：先采用自乳化工艺合成出纳米聚氨酯水性乳液，再于电解质水溶液中透析加以破乳，冷冻干燥后得到粉粒尺寸从50至200纳米的聚氨酯纳米粉体。

本发明中的原料，选用常规的多异氰酸酯与聚醚型或聚酯型多元醇反应即可，但推荐以聚醚(酯)二元醇和二异氰酸酯为原料。