[发明专利]一种CDs/TPU荧光纳米复合材料制备方法

说明书

本发明涉及功能高分子材料技术领域，尤其是涉及一种CDs/TPU荧光纳米复合材料制备方法。该CDs/TPU荧光纳米复合材料制备方法，包括：(1)配制碳量子点溶液；(2)将碳量子点溶液导入多元醇中得到混合物；(3)向混合物中添加异氰酸酯，油浴恒温反应后，在搅拌的同时先后添加催化剂和扩链剂得产物A；(4)将产物A倾倒在预热托盘中，然后熟化得产物B；(5)将产物B模压成型。本发明采用微量溶剂导入法，化学修饰有氨基或羟基的碳量子点能够均匀分散到聚氨酯体系中，无需后续脱除溶剂工作，简化了制备工艺，节能环保；碳量子点经原位聚合，在碳量子点与聚氨酯大分子链之间建立化学键接，确保制得的荧光纳米复合材料性能更加优异。

技术领域

本发明涉及功能高分子材料技术领域，尤其是涉及一种CDs/TPU荧光纳米复合材料制备方法。

背景技术

热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是一种广泛应用的热塑性树脂，其具有原料来源广泛、价格低、易加工成型等优点，但单纯的热塑性聚氨酯存在拉伸强度低、热稳定不足、形变不可控等不足，为了提高热塑性聚氨酯的性能，拓宽其应用领域，向热塑性聚氨酯中添加高性能纳米填料是当前研究的重点。近年来，光电功能型聚氨酯基纳米复合材料在柔性可穿戴电子器件、高分子发光二极管、生物传感器、显示器和光学探测器等研究领域的应用取得显著效果。通过向聚氨酯基体中添加不同类型的纳米填料(例如碳纳米管、石墨烯和半导体量子点等)，不仅能够赋予纳米复合材料优异的光、电性能，而且还能提高基体的机械性能和耐热性能。

碳量子点(CDs)是一类新兴的与半导体量子点具有相似光学性能的环境友好型荧光纳米材料。与传统的有机染料和半导体量子点相比，CDs具有原料选材丰富、制备工艺简单灵活、成本低廉、荧光性能优异且稳定、毒性低、易修饰、抗光漂白、水溶性和生物相容性好等优点，在传感器、光电探测器、生物成像、光催化、光伏器件、发光二极管、能量转换/存储和生物医药等广泛领域展现了良好的应用前景。

现有碳量子点与热塑性聚氨酯弹性体复合工艺存在碳量子点在聚氨酯基体中难以分散、溶剂用量较多、制备工艺复杂等问题，上述存在的问题不仅影响荧光纳米复合材料的性能，而且成本高、制样时间长。因此有必要对现有碳量子点与热塑性聚氨酯弹性体聚合工艺进行改进，减少溶剂用量、简化工艺、提高产品性能。

需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术所存在的问题，通过提供一种CDs/TPU荧光纳米复合材料制备方法，其具有用溶剂量少、无需后续脱除、制备工艺简单、节能环保和性能优异等优点。

本发明通过采取以下技术方案实现上述目的：

一种CDs/TPU荧光纳米复合材料制备方法，包括以下步骤：

(1)将固态碳量子点溶解于良溶剂中得到碳量子点溶液；

(2)将步骤(1)中得到的碳量子点溶液导入多元醇中，搅拌混合均匀，得到混合物；

(3)向步骤(2)中得到的混合物中添加异氰酸酯，油浴恒温反应2～4h后，在快速搅拌的同时先后添加催化剂和扩链剂，持续搅拌直至出现凝胶化现象，得到产物A；

(4)将步骤(3)中得到的产物A倾倒在涂抹有脱模剂的预热托盘中，然后进行熟化得到产物B；

(5)将步骤(4)中得到的产物B模压成型，制得碳量子点/热塑性聚氨酯弹性体荧光纳米复合材料样品；

优选地，所述碳量子点的表面化学修饰有氨基或羟基。

优选地，所述多元醇、异氰酸酯和扩链剂的摩尔比为＝1:(2～4):(1～3)，固态碳量子点的质量为多元醇、异氰酸酯和扩链剂质量和的0.5～2wt％，催化剂的质量为多元醇、异氰酸酯和扩链剂质量和的0.03％。