[发明专利]一种旋光偶氮聚氨酯/氧化石墨掺杂型复合热光材料的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于无机高分子复合材料合成领域，涉及旋光偶氮聚氨酯及氧化石墨系列化合物制备，特别涉及一种旋光偶氮聚氨酯/氧化石墨掺杂型复合热光材料的制备方法及其应用。

背景技术

自1937年，德国化学家Otto Bayer及其同事成功开发了聚氨酯以来，聚氨酯产品的生产工艺技术不断提高、应用领域不断扩展，目前已成为发展最快的高分子材料之一。与大多数高分子材料类似，聚氨酯的性能会受到分子结构、分子量、取代基类型和位置、分子间作用力等因素的影响。研究发现在聚合物分子中加入一定比例的氧化石墨纳米颗粒会提高光致变色材料的热稳定性和光学性能。因此手性偶氮聚氨酯-氧化石墨掺杂复合热光材料以其优异的光学和热力学性能在光信息存储材料、液晶材料、热光开关和表面起伏光栅装置方面有广泛应用。

氧化石墨最早是由牛津大学的化学家本杰明·C·布罗迪在1859年用氯酸钾和浓硝酸混合溶液处理石墨的方法制得。目前为止，国内外制备氧化石墨常用的方法有“Brodie”法，“Hummers”法和“Staudenmaier”法等，这些方法都是通过对石墨的氧化处理来制备氧化石墨的。在这些方法中，以在赫摩尔斯和奥弗曼于1957年基础上改良的Hummers法因具有反应简单、反应时间短、安全性高、对环境污染小等特点而成为目前普遍使用的方法之一。根据插层物的起始状态和制备工艺的不同，聚合物/层状无机物纳米复合材料的制备又可分为单体原位聚合插层法、聚合物溶液插层法和聚合物熔融插层法。

氧化石墨结构对电容性能的影响，功能材料，2011年增刊I（42）卷：168-172。报道了以不同反应条件制得的氧化石墨，并分析了层状结构氧化石墨的电化学电容性能的影响因素。实验结果表明：光谱纯氧化石墨表面含有的官能团更多、氧化更充分、晶粒较完整，但是这种氧化石墨的比电容反倒比较小，而化学纯氧化石墨层与层之间排列较无序，更有助于电解质在氧化石墨内部扩散，有利于氧化石墨比电容的扩大；此外，球磨后的氧化石墨颗粒减小,完整晶面遭到破坏,导致颗粒内部缺陷增加,这样有利于电解质的扩散，使得氧化石墨的比电容增大。

In Situ Polymerization and Characterization of Graphene Oxide-co-Poly(phenylene benzobisoxazole)Copolymer Fibers Derived from Composite Inner Salts，Journal of Polymer Science A:Polymer Chemistry,2013,51:1831–1842。报道了用原位聚合法制备了GO-CO-PBO共聚复合材料，并对其热稳定性进行了研究。结果表明，氧化石墨在聚合物中有良好的分散性，分散率可达到3%；GO-CO-PBO复合材料比纯PBO纤维具有更佳的力学性能：与单纯的PBO纤维相比，含氧化石墨（GO）质量分数为3%的GO-CO-PBO复合材料的拉伸强度和拉伸弹性模量分别提高了21％和41％。同时，对GO-CO-PBO复合材料热稳定性的研究发现，含氧化石墨（GO）质量分数为1%的GO-CO-PBO复合材料的初始热分解温度（T5％）提高了97℃，说明复合材料的性能优于纯聚合物材料的性能。

研制具有一定特殊性能的氧化石墨聚合物纳米复合材料成为近年来的热点，尤其是耐高温和阻燃复合材料、半导体导电复合材料、功能膜材料和吸附型环保材料得到广泛关注。

发明内容

本发明公开了一种具有良好热光性能和热稳定性的偶氮聚氨酯/氧化石墨掺杂型复合热光材料的制备方法。

本发明用对硝基苯胺和S(-)-1,2-二苯基乙二胺反应制备具旋光性胺基的双偶氮苯生色分子；将NJ-210和异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）在二月桂酸二丁基锡催化作用下聚合，然后将双偶氮苯生色分子和氧化石墨加入预聚体中，搅拌反应，将得到的溶液倒出，过滤，置于60℃烘箱烘干，得到具旋光性的偶氮聚氨酯/氧化石墨掺杂型复合热光材料。