[发明专利]一种碳纳米管改性聚脲防爆材料及其制备方法

说明书

本发明提供的碳纳米管改性聚脲防爆材料，通过制备功能化的碳纳米管及制备聚脲弹性体材料，将所述功能化的碳纳米管与所述聚脲弹性体材料混合得到所述碳纳米管改性聚脲防爆材料，本发明提供的碳纳米管改性聚脲防爆材料将碳纳米管预先功能化然后再通过常规物理分散与化学反应相结合的方式将功能化的碳纳米管接入到聚脲弹性体树脂中去，由于整个过程中不含非反应型的颜填料，摒弃了填料对材料的物理补强，同时也避免了通过提高树脂体系中硬段含量来补强材料，造成材料低温柔韧性差的缺陷，可用于军事设施及防爆吸能防护装备中实际效果好，具有实用价值，能抵御爆炸产生的冲击波和碎片，符合军事装备的基本要求。

技术领域

本发明涉及防爆材料组合物技术领域，特别涉及一种碳纳米管改性聚脲防爆材料及其制备方法。

背景技术

喷涂聚脲材料因其无溶剂环保，机械强度高，施工快捷等特点在在海底管道、埋地管道防腐、储罐防腐、混凝土防护、防水、军用蒙皮、底盘防护等领域有广泛应用。将其应用于军事抗弹防爆保护材料领域，除需要涂层自身拥有超高的物理强度，更要求其在高速冲击下表现出良好的抗撕裂性能，但常规的聚脲产品很难达到上述要求。目前常规的解决方法是向聚脲树脂体系里增加特种填料或者采用纯聚脲体系并通过增加硬段含量来提高性能。但是填料添加过多，材料在高速冲击下容易造成填料与树脂分离，表现为高速冲击下涂膜强度急剧下降；增加树脂的硬段含量虽然增加了材料的强度，但其硬度也大大提高，导致材料的低温柔韧性变差，低温环境下材料失去抗弹防爆的作用。

碳纳米管是1991年Iijirna在制取C60的实验中发现的，它是一种特殊结构的新型无机纳米材料，主要是由碳六边形(弯曲处为碳五边形和碳七边形)组成的单层或多层纳米管状材料。碳纳米管具有非常优异的力学性能，其模量和强度在200～1000GPa和200～900MPa之间。尽管碳纳米管的拉伸强度如此之高，但它的脆性不象碳纤维那样高，碳纤维在约1％变形时就会断裂，而碳纳米管要到约18％变形时才会断裂。碳纳米管的层间剪切强度比传统碳纤维增强复合材料高一个数量级。碳纳米管的长径比高达100～1000，具有极好的柔韧性，与聚合物具有良好的相容性。因此，碳纳米管的独特性能使其在制备聚合物复合材料中具有非常广泛的用途。利用碳纳米管改性制备聚氨酯复合材料也引起了人们的高度重视。碳钠米管神奇的物理化学性能从理论上看完全满足防爆性能对材料的要求，因此碳纳米管改性的防爆聚脲材料应用前景很大。

相关碳纳米管改性聚氨酯材料的方法已有专利报道：中国专利CN105238034A，CN105385330A，CN106554614A，CN106750096A，CN103937224A。碳纳米管改性聚脲防爆材料的方法是先将碳纳米管功能化接入到聚脲树脂体系中，利用碳纳米管的高强度和高模量来提高材料受到高速冲击时的抗撕裂强度和拉伸强度。喷涂于掩体、建筑等表面，可有效抵御爆炸物的冲击波和碎片，喷涂于特种车辆、防弹头盔、盾牌等表面，可增强防弹、防冲击效果。目前用碳纳米管改性聚脲材料用于抗弹防爆复合材料尚未见有关资料报道。

发明内容

有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种物理性能良好的碳纳米管改性聚脲防爆材料。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种碳纳米管改性聚脲防爆材料的制备方法，包括下述步骤：

制备功能化的碳纳米管；

制备聚脲弹性体材料；及

将所述功能化的碳纳米管与所述聚脲弹性体材料混合得到所述碳纳米管改性聚脲防爆材料。

在一些较佳的实施例中，在制备功能化的碳纳米管的步骤中，具体包括下述步骤：

对碳纳米管进行氧化改性，得到羟基化碳纳米管；

采用原位聚合法对所述羟基化碳纳米管进行二次改性得到羧基化碳纳米管；

对所述羧基化碳纳米管用端氨基聚醚改性得到氨基化碳纳米管。