[发明专利]一种导电导热功能化碳纳米管/TPU复合材料的制备方法

权利要求书

1.一种导电导热功能化碳纳米管/TPU复合材料的制备方法，其特征在于：利用壳聚糖改性官能团化碳纳米管得到功能化碳纳米管，将其与TPU原料反应，合成导电导热功能化碳纳米管/TPU复合材料；

所述TPU原料包括异氰酸酯，大分子多元醇、扩链剂；所述异氰酸酯为4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯，大分子多元醇为聚四亚甲基醚二醇，扩链剂为1,4-丁二醇；

所述功能化碳纳米管占TPU原料总质量的0.25~1%；

所述导电导热功能化碳纳米管/TPU复合材料的制备方法包括以下步骤：

1)将4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯加入到已预热达75℃并接有减压真空脱水装置的三口烧瓶中，待4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯熔化为透明液体后，用注射器取功能化碳纳米管/DMF溶液加入至体系中，在减压及机械搅拌条件下，75℃反应1h；

2)向步骤1）所述体系中加入已高温脱水的聚四亚甲基醚二醇，保持减压及机械搅拌条件，80℃反应3h；

3)向步骤2）所述体系中加入DMF，搅拌至体系均一无分层；

4)用注射器取1,4-丁二醇加入至步骤3）得到的体系中，并迅速滴加催化剂，在80℃下反应6h；

5)待反应结束后，将步骤4）所得到的产物倾倒至已预热达50℃的模具中，放入50℃真空干燥箱中熟化8h；

6）再将温度升至80℃真空干燥12h，即得所述导电导热功能化碳纳米管/TPU复合材料；所述功能化碳纳米管/DMF溶液的制备方法包括以下步骤：

（1）官能团化碳纳米管的制备：将碳纳米管加入至H₂SO₄和HNO₃混合溶液中，油浴冷凝回流，500rpm磁力搅拌10h，冷却至室温后经抽滤、去离子水洗涤至pH=7，即得到官能团化碳纳米管；

（2）功能化碳纳米管的制备：将官能团化碳纳米管加入至去离子水中，超声分散1h，500rpm磁力搅拌条件下滴加冰乙酸，缓慢加入壳聚糖，30℃反应10h；再将得到的产物抽滤、洗涤至中性，-80℃冷冻干燥得到功能化碳纳米管；

（3）功能化碳纳米管/DMF溶液的制备：取功能化碳纳米管加入至DMF中，在25℃、500rpm磁力搅拌条件下搅拌8h备用。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述TPU原料中4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯，聚四亚甲基醚二醇，1,4-丁二醇的质量比为25：7.5：1。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤4）中所述催化剂为二醋酸二丁基锡和二月桂酸二丁基锡按1：9的质量比机械混合得到的复配催化剂，其用量为TPU原料总质量的0.4%。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述功能化碳纳米管在DMF中的浓度为3.35-13.4 g/L。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述DMF为加入4A分子筛并放置于真空干燥器中处理后的除水DMF。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚四亚甲基醚二醇为白色蜡状固体，平均分子量为2000，分子量分布范围为1950~2050，羟值为54.7~57.5 mg KOH/g，酸值小于0.05 mg KOH/g，将其放置于110℃真空干燥箱中熔化为透明液体，高温脱水2h备用；

所述4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯为MDI-100，其中2，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯含量低于2%；

所述1,4-丁二醇的羟值为1000~1200mg KOH/g，加入4A分子筛放置于80℃真空烘箱中备用。