[发明专利]一种碳点/聚氨酯泡沫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，尤其涉及一种碳点/聚氨酯泡沫荧光纳米复合材料制备方法。该制备方法包括：(1)将一定量的聚合物二元醇与二异氰酸酯搅拌混合均匀，恒温反应，得到产物A；(2)向产物A中继续添加剩余量的聚合物二元醇、催化剂、稳泡剂和开孔剂，继续恒温反应，得到产物B；(3)向产物B中加入发泡剂，搅拌混合均匀后，静置发泡，得到产物C；(4)将产物C进一步固化成型即得。上述方法避免了现有液态碳点需进行离心、透析、旋蒸和冷冻干燥等后处理操作；碳点以原位聚合方式引入到聚合物体系中，制得了性能优异的碳点/聚氨酯泡沫荧光纳米复合材料，操作简便、快速、环保，提高了生产效率。

技术领域

本发明涉及功能高分子材料技术领域，尤其涉及一种碳点/聚氨酯泡沫荧光纳米复合材料制备方法。

背景技术

聚氨酯泡沫(PUF)作为一种节能材料，具有易于生产，性能可调及可重复使用等优点，被广泛用于建筑、运输和家具等领域。PUF的发泡过程分为物理发泡和化学发泡。常见的物理发泡如二氧化碳、氮气和碳氢化合物等。水是常用的化学发泡剂，可与异氰酸酯基团发生化学反应释放CO₂气体，形成泡孔结构。水发泡过程不会释放任何有毒气体，也不会在聚合物中留下任何化学残留物，被认为是一种环保的发泡工艺。

碳点(CDs)是碳纳米材料家族中的新成员，以其优异的水溶性、生物相容性和光致发光性能等，近年来引起了人们的极大关注，在荧光传感、生物成像、LED、能量转换和光催化等众多领域展现出巨大的应用前景。将纳米粒子引入到聚合物基质中是改善高分子材料已有性能以及赋予高分子材料新功能的极佳方法。

CDs/聚氨酯纳米复合材料制备过程中，由于聚氨酯在逐步聚合反应中，原料异氰酸酯中基团-NCO对活泼氢非常敏感，因此反应原料必须严格禁水。然而，目前制得的CDs大多为水溶液体系，因此，在制备复合材料之前，需对水性CDs进行预处理，获得固体碳点，再将其分散至聚合物中。通常，液体碳点的预处理涉及离心、透析、旋蒸、冷冻干燥和溶剂脱除等一系列繁琐复杂的操作，而且还可能导致严重的环境污染问题。此外，由于固体碳点在聚合物基体中的分散性不好，容易引起团聚，影响了产物品质。因此，现亟需一种简捷、快速、环保的方式制备碳点/聚氨酯泡沫荧光纳米复合材料，提高生产效率，拓宽材料应用领域范围。

发明内容

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种碳点/聚氨酯泡沫荧光纳米复合材料制备方法，将采用水热法制得的CDs水溶液直接用以化学发泡，避免了现有液态碳点需进行离心、透析、旋蒸和冷冻干燥等后处理操作；碳点以原位聚合方式引入到聚合物体系中，制得了性能优异的碳点/聚氨酯泡沫荧光纳米复合材料，操作简便、快速、环保，提高了生产效率，解决了现有技术中存在的问题。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种碳点/聚氨酯泡沫荧光纳米复合材料制备方法，包括如下操作步骤：

(1)将一定量的聚合物二元醇与二异氰酸酯搅拌混合均匀，恒温反应，得到产物A；

(2)向产物A中继续添加剩余量的聚合物二元醇、催化剂、稳泡剂和开孔剂，继续恒温反应，得到产物B；

(3)向产物B中加入发泡剂，搅拌混合均匀后，静置发泡，得到产物C；

(4)将产物C进一步固化成型，即得。

步骤(3)所述发泡剂为CDs水溶液；所述发泡剂用量为每100份聚合物二元醇加3份CDs水溶液。

进一步的，所述CDs水溶液为水热法制得的CDs水溶液；所述CDs水溶液的浓度为50-400mg/mL。

进一步的，步骤(1)恒温反应温度为80-90℃，反应时间2-4h。

进一步的，步骤(2)恒温反应温度为80-90℃，反应时间2-4h。