[发明专利]聚氨酯-氧化石墨烯复合耐老化高通透微孔膜材料的制法

说明书

技术领域                                 

本发明涉及一种聚氨酯/氧化石墨烯复合微孔膜材料的制备方法，具体涉及一种聚氨酯-氧化石墨烯复合的耐老化高通透性微孔膜材料的制备方法。

背景技术

聚氨酯(PU)微孔膜材料因轻质、抗腐蚀且耐磨性优异、机械性能好等优点被广泛应用于建筑、纺织、合成革、石油化工等领域。然而，聚氨酯微孔膜材料和其他高分子材料一样，在加工、贮存和使用过程中容易受到外界环境如光、热、水、空气和氧的影响，导致聚合物老化降解，使得制品变色、发脆，机械性能下降，以致失去使用价值。此外，聚氨酯微孔膜材料透水气性差，这两方面都大大限制了其应用。自聚氨酯工业化以来，科研工作者一直致力于耐老化聚氨酯材料的研究，但是由于聚氨酯材料结构变化多端，降解过程复杂，故研究进展缓慢。至于在改善聚氨酯微孔膜通透性方面，研究人员做了大量的工作也取得了一定的成绩，但在如何提高PU微孔膜通透性能的同时不降低PU微孔膜的力学性能方面成效并不显著。

发明内容  

  本发明所要解决的技术问题在于，提供一种聚氨酯-氧化石墨烯复合耐老化高通透微孔膜

材料的制法，利用氧化石墨烯的反射和吸收作用，以及良好的热学性能、力学性能和亲湿性，改善聚氨酯微孔膜材料的耐老化性，并且在提高聚氨酯微孔膜通透性能的同时维持微孔膜较好的力学性能。

本发明的技术方案如下：

聚氨酯-氧化石墨烯复合耐老化高通透微孔膜材料的制法，其特征在于制备步骤如下：

（一）、制备氧化石墨烯分散液

第一步：将0.5～3.0g天然石墨粉及和100ml浓酸置于容器中，加入1.5～18g高锰酸钾，冰浴条件下搅拌15～45min，所述的浓酸为浓H₂SO₄或者浓H₃PO₄，或者任意比例浓H₂SO₄与浓H₃PO₄的混酸；

第二步：将容器移入25～45℃的温水浴中继续搅拌反应0.5～2.5h，在搅拌0.5h时加入200ml去离子水，待反应液温度自然上升至95～98℃时继续搅拌反应1～5h；

第三步：移去搅拌器和温水浴，加入200～400ml去离子水将反应液释稀，加完去离子水0.5h时加入20～50ml30﹪的双氧水，反应0.5～2h；

第四步：用5﹪的HCl溶液离心洗涤至上清液中无SO₄^2-，并用去离子水洗涤至pH=7，然后将固体移入60℃烘箱中真空干燥48h；

第五步：将第四步得到的干燥产物研磨得到粉末状氧化石墨；

第六步：取0.100g第五步得到的氧化石墨分散在10.000gN，N-二甲基甲酰胺中，在超声功率200W、超声频率40KHz的超声波清洗器中超声剥离1～5h，制得1wt.﹪氧化石墨烯分散液，备用； 

（二）、制备固化液

配制体积百分比为20～50﹪的N，N-二甲基甲酰胺水溶液作为固化液，密封放入40℃烘箱中，备用；

（三）、制备聚氨酯-氧化石墨烯复合微孔膜材料

第一步：将10g步骤（一）制得的1wt.﹪氧化石墨烯分散液及60～350g固含量为30﹪的聚氨酯置于容器中，加入0.05～0.5g流平剂，在50～80℃水浴下搅拌0.5～3h；然后从水浴中取出容器，静置消泡10～30min，得到共混物；

第二步：将第一步得到的共混物倾倒入具有平滑洁净内壁的玻璃槽中，静置10～30min，将40℃的固化液倒入玻璃槽中，固化后将玻璃槽转入50～90℃水浴中1～5h，最后将玻璃槽置于40℃烘箱中干燥12～36h；本步中所述共混物与所述固化液之间的体积比是：1:1～5:2。

所述的天然石墨粉优选粒度800～2000目，纯度≥95wt﹪的粉状鳞片石墨。

所述的流平剂优选以多元齐聚物为基础的改性硅助剂，或者聚醚改性聚二甲基硅氧烷共聚体溶液，或者改性聚硅氧烷，或者它们的两种以上按照任意比例的混合物。

本发明的积极效果在于：

利用氧化石墨烯的反射和吸收作用，以及良好的热学性能、力学性能和亲湿性，改善了聚氨酯微孔膜材料的耐老化性，提高了聚氨酯微孔膜通透性能的同时维持了微孔膜较好的力学性能。