[发明专利]一种阻燃、低毒的热塑性聚氨酯弹性体/氧化铈纳米片纳米复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种阻燃、低毒的热塑性聚氨酯弹性体/氧化铈纳米片纳米复合材料及其制备方法。该制法以硝酸铈为原料，利用氨水为形状控制剂，采用回流法制备出超薄的二氧化铈纳米片，再将二氧化铈纳米片与热塑性聚氨酯弹性体通过密炼机混合密炼，取出，热压，得到所阻燃、低毒的热塑性聚氨酯弹性体/氧化铈纳米片纳米复合材料。本发明首次利用了二氧化铈稀土元素的性质，将超薄二氧化铈纳米片引入热塑性聚氨酯弹性体中，解决了热塑性聚氨酯弹性体易燃以及容易释放一氧化碳的缺点，既增强了热塑性聚氨酯弹性体的阻燃性，同时不影响热塑性聚氨酯弹性体的力学性能和热稳定性，使二氧化铈的潜力在阻燃领域得到成功应用。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种阻燃、低毒的纳米复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

随着社会的发展，我国石油化工行业有了一个质的飞跃，塑料制品的产量和功能不断提升，各种高分子材料的出现展现了其优异的性能，并越来越多地应用于工农业生产和人们的日常生活之中。热塑性聚氨酯弹性体(TPU)就是其中最具代表性的高分子聚合物。TPU的用途几乎延伸到各个行业，目前被广泛用于鞋材、服装、管材、薄膜和片材、线缆、汽车、建筑、医药卫生、国防及运动休闲等许多领域。然而，石油基合成高分子材料在给人们生活带来巨大便利的同时，亦造成了严重的环境污染，其中最令人担心的就是部分高分材料在燃烧时会放出大量一氧化碳。特别的，热塑性聚氨酯弹性体在燃烧中不完全燃烧更为严重。为此，一种能够阻燃并且有着极少一氧化碳释放量的热塑性聚氨酯弹性体新型复合材料急需开发出来进行应用。

二氧化铈(CeO₂)由于其卓越的物理化学性质而被广泛应用于电化学，光化学和材料科学。由于Ce³⁺和Ce⁴⁺可以相互转化，因而具有优异的氧化还原性能和储氧能力。基于这些因素，CO催化氧化是CeO₂最重要的特性。CeO₂的 CO催化氧化能力对于处理能够产生大量CO的聚合物具有重要意义。普通微米级的二氧化铈颗粒对CO氧化并没有明显的效果，而纳米尺度上的CeO₂微晶却可以产生有利于氧化反应的氧空位。因此，需要制备出具有相对分散、数量多的活性位点和丰富的氧空位的超薄CeO₂纳米片，并用来增强热塑性聚氨酯弹性体阻燃性和减少CO释放。然而，由于功能要求不同，目前CeO₂纳米片的制备方法太复杂。

因此，急需研究出一种具有CO催化氧化功能的超薄CeO₂纳米片的简单制备方法，产业化大量制备具有CO催化氧化功能的超薄CeO₂纳米片，并将二氧化铈运用于减少高分子聚合物材料火灾危险性领域上，然而目前并未见将二氧化铈运用于减少高分子聚合物材料火灾危险性领域上的报道。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种阻燃、低毒的热塑性聚氨酯弹性体/氧化铈纳米片纳米复合材料。

本发明的目的还在于提供所述的一种阻燃、低毒的热塑性聚氨酯弹性体/氧化铈纳米片纳米复合材料的制备方法。该制备方法以硝酸铈(Ce(NO₃)₃·6H₂O) 为原料，利用氨水为形状控制剂，采用回流法制备出超薄的二氧化铈(CeO₂) 纳米片，再将二氧化铈纳米片与热塑性聚氨酯弹性体(TPU)通过密炼机混合密炼，取出，热压，得到所阻燃、低毒的热塑性聚氨酯弹性体橡胶/氧化铈纳米片纳米复合材料。

本发明的目的还在于提供所述的一种阻燃、低毒的热塑性聚氨酯弹性体/氧化铈纳米片纳米复合材料的应用。

本发明的目的通过如下技术方案实现。

一种阻燃、低毒的热塑性聚氨酯弹性体/氧化铈纳米片纳米复合材料的制备方法，包括如下步骤：