[发明专利]一种功能性聚氨酯/纳米碳材料界面增容剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种功能性聚氨酯/纳米碳材料界面增容剂及其制备方法，属于复合材料界面领域。所述的功能性聚氨酯/纳米碳材料界面增容剂的制备方法，其特征在于，包括步骤：将聚醚二醇真空烘干；将聚醚二醇、羧基二元醇、丙酮置于反应器中，冷凝回流至羧基二元醇溶解；然后加入异氰酸酯与催化剂，反应制备出羧酸化聚氨酯；将酰氯化剂和N,N‑二甲基甲酰胺加入至羧酸化聚氨酯中，氮气条件下进行酰氯化得到酰氯化聚氨酯；将叠氮化钠溶液加入酰氯化聚氨酯中，制备出带有叠氮基团的聚氨酯，即为界面增容剂。可显著提高碳纳米管(石墨烯)/聚氨酯复合材料的导热、抗静电性能。

技术领域

本发明涉及一种功能性聚氨酯/纳米碳材料界面增容剂及其制备方法，属于复合材料界面领域。

背景技术

聚氨酯(PU)是指主链中含有氨基甲酸酯特征单元的一类高分子材料，聚氨酯的制备方法为异氰酸酯(NCO)和活泼氢的化学反应。目前聚氨酯材料的耐热、抗静电、耐极性溶剂等性能还不够理想，因此需要对聚氨酯材料进行改性。通过与碳纳米管复合来改善聚氨酯材料的力学、电学、热学等性能，并具有较高的研究及应用价值。但是这种改性方法也有不足之处，例如碳纳米管与聚氨酯界面相容性较差，使得碳纳米管在聚氨酯集体中分散不完全，易团聚，并不能达到理想的改性效果。如果先将碳纳米管进行酸化，再与聚氨酯基体复合，这种方法能够使酸化后的碳纳米管在集体中分散良好，也有较强的界面结合力，但是酸化会破坏碳纳米管原有的结构特征，造成碳纳米管断裂。

为了克服现有技术中的碳纳米管(石墨烯)/聚氨酯复合材料的界面相容性不好，碳纳米管(石墨烯)在聚氨酯基体中分散性不好，易团聚，导致复合材料的导热，导电性能差等，提供一种功能性聚氨酯/纳米碳材料界面增容剂及其制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种功能性聚氨酯/纳米碳材料界面增容剂及其制备方法，以解决现有技术中界面相容性差、碳纳米管在聚氨酯基体中分散性差的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种功能性聚氨酯/纳米碳材料界面增容剂，结构式为：

其中，R₁为R₂为n1、n2不同，分别取7-18的整数。

本发明的目的还通过以下技术方案实现的：所述功能性聚氨酯/纳米碳材料界面增容剂的制备方法，包括步骤：将聚醚二醇真空烘干；将聚醚二醇、羧基二元醇、丙酮置于反应器中，冷凝回流至羧基二元醇溶解；然后加入异氰酸酯与催化剂，反应制备出羧酸化聚氨酯；将酰氯化剂和N,N-二甲基甲酰胺加入至羧酸化聚氨酯中，氮气条件下进行酰氯化得到酰氯化聚氨酯；将叠氮化钠溶液加入酰氯化聚氨酯中，制备出带有叠氮基团的聚氨酯，即为界面增容剂。

进一步地，真空烘干聚醚二醇的条件为95～115℃进行烘干至水分消失。

进一步地，羧基二元醇为2,2-二羟甲基丙酸和/或2,2-二羟甲基丁酸。

进一步地，所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯。

进一步地，制备羧酸化聚氨酯的催化剂选自二月桂酸二丁基锡、三乙胺、三乙烯二胺中的一种或几种。

进一步地，制备羧酸化聚氨酯的反应温度为70～80℃。

进一步地，所述酰氯化剂为氯化亚砜或草酰氯。

进一步地，酰氯化反应的条件为在氮气保护下75～80℃反应至体系呈深褐色。

进一步地，叠氮化钠溶液的配制方法：将叠氮化钠中加入水与丙酮。

进一步地，制备带有叠氮基团的聚氨酯的反应条件为0～5℃中搅拌反应4-5h。

本发明与现有技术相比具有以下的优点：