[发明专利]碳纳米管聚氨酯复合材料的制备方法

权利要求书

1.一种碳纳米管聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于制备步骤如下：

(1)、制备羧基化碳纳米管：将碳纳米管加入到质子酸中混合，反应温度为50～70℃，在超声功率为200W、超声频率为40KHz的超声波清洗器中冷凝回流3～5h，超声后用250～350ml去离子水稀释，然后用直径为0.2μm的微孔滤膜抽滤，去离子水反复洗涤直至中性，最后将在80℃下烘12h，研磨至粉末状，即得羧基化碳纳米管；其中，每100ml质子酸加入的碳纳米管量为0.1g～0.5g；

(2)、制备酰胺化碳纳米管：将步骤(1)制得的羧基化碳纳米管加入到50～150mlDMF溶剂中，加入丙烯酰胺和分散剂，在功率为200W、频率为40KHz条件下超声分散10min，然后置于60～80℃恒温水浴中反应48～72h后，分别用25～50mlDMF溶剂、25～50ml去离子水洗涤，过滤后在105℃下真空干燥12h，得到丙烯酰胺改性的碳纳米管；

其中，所述的羧基化碳纳米管、丙烯酰胺和分散剂的用量比例为以下重量份：羧基化碳纳米管4～30份，丙烯酰胺30～250份，分散剂15～30份；

(3)、制备酰胺化碳纳米管聚氨酯复合材料：将步骤(2)制得的酰胺化碳纳米管加入到20mlDMF溶剂中，在功率为200W、频率为40KHz条件下超声分散10min；

在装有氮气管、冷凝管、搅拌装置的反应容器中加入聚碳酸酯二元醇，并加入超声分散后的酰胺化碳纳米管，在温度50℃的条件下通氮气10min，升温至65～85℃，加入异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和催化剂二月桂酸二丁基锡反应，当NCO基团含量达到6.4％时，加入亲水扩链剂二羟甲基丁酸(DMBA)，继续反应1h，然后降温至60℃，加入交联剂三羟甲基丙烷(TMP)，反应1h，加入三乙胺中和成盐，并加水分散调节pH至7，降温后出料；

其中，所用组分的用量比例为以下重量份：聚碳酸酯二醇30～50份，异佛尔酮二异氰酸酯13～23份二羟甲基丁酸3～5份，三羟甲基丙烷1～3份，三乙胺2～4份，催化剂二月桂酸二丁基锡0.02～0.08份，酰胺化碳纳米管0.01～0.05份。

2.根据权利要求1所述的碳纳米管聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于：所述的碳纳米管为化学气相沉积法生产的多壁碳纳米管，管径30～40nm，管长0.5～500μm，纯度95(wt)％，比表面积40～300m²/g。

3.根据权利要求1所述的碳纳米管聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于：所述质子酸为硝酸、硫酸中的一种，或硫酸与硝酸的混合酸。

4.根据权利要求1所述的碳纳米管聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于：所述分散剂为聚乙二醇-4000、聚乙二醇-6000、羧甲基纤维素纳或十二烷基苯磺酸钠中的一种。

5.根据权利要求1所述的碳纳米管聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于：所述的聚碳酸酯二醇来由碳原子数4～12的具有直链或侧链的烷二醇与碳酸甲酯共聚得到。

6.根据权利要求1所述的碳纳米管聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于：所述的聚碳酸酯二醇的平均分子量Mn为200g/mol～3000g/mol。

7.根据权利要求6所述的碳纳米管聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于：所述的聚碳酸酯二醇的平均分子量Mn为1000g/mol～2000g/mol。

8.根据权利要求7所述的高分散性酰胺化碳纳米管聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于：所述的聚碳酸酯二醇的平均分子量Mn为2000g/mol。