[发明专利]一种高导热的石墨烯-碳纳米管改性聚氨酯弹性体及其制法

说明书

本发明涉及聚氨酯技术领域，且公开了一种高导热的石墨烯‑碳纳米管改性聚氨酯弹性体，首先以氧化石墨烯为原料，经过超声分散后以偶氮二异丁腈为引发剂，得到氰基改性氧化石墨烯，将氰基改性氧化石墨烯在碱性条件下水解得到羧基含量丰富的羧基化石墨烯，大量的羧基能够促进与4,4'‑二氨基联苯的氨基发生酰胺化反应，该一种高导热的石墨烯‑碳纳米管改性聚氨酯弹性体，其中碳纳米和石墨烯的化学接枝结构有利于碳纳米管和石墨烯的分散，且碳纳米管对石墨烯起到了支架作用，二者的特殊结构极大的增强了聚氨酯材料的力学性能，并且石墨烯和碳纳米管都具有良好的导热性能，可以进一步提高聚氨酯材料的导热性能。

技术领域

本发明涉及聚氨酯技术领域，具体为一种高导热的石墨烯-碳纳米管改性聚氨酯弹性体及其制法。

背景技术

石墨烯是由碳原子组成的二维蜂窝状网络结构，属于复式六角晶体结构，石墨烯非常稳定，各原子之间的连接非常柔韧，当施加力时，碳原子面会发生弯曲变形，起到了良好的缓冲作用，这种稳定的结构赋予了石墨烯良好的力学性能和导热性能。

碳纳米管是一种新型碳材料，其特殊的结构决定了碳纳米管在力学、电学、热学等领域优良的性质，如高热稳定性和高杨氏模量，在材料科学、化学等交叉学科展现出广阔的应用前景。

聚氨酯材料是由多异氰酸酯和多元醇反应而得到的含有若干个氨基甲酸酯链段的有机高分子材料，具有优异的声学、电学和耐化学介质性能，可以制成如塑料、橡胶、胶黏剂等材料，广泛应用于建筑、服装、家具、医疗等众多领域，但是聚氨酯材料的韧性和拉伸等机械性能不高，并且导热性能一般，极大限制了聚氨酯材料在某些方面的应用，因此通过一种或多种物质对聚氨酯材料进行改性就显得很有必要。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高导热的石墨烯-碳纳米管改性聚氨酯弹性体及其制法，解决了聚氨酯的导热性能较差的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高导热的石墨烯-碳纳米管改性聚氨酯弹性体，所述高导热的石墨烯-碳纳米管改性聚氨酯弹性体制备方法如下：

(1)在氮气氛围中，向甲苯溶剂中加入氧化石墨烯，经过超声装置超声分散0.5-1.5h，然后以偶氮二异丁腈为引发剂，与氧化石墨烯的质量比为1:20-50，在60-80℃的条件下反应5-10h，过滤并洗涤产物，干燥后制备得到氰基改性氧化石墨烯；

(2)向乙醇溶剂中加入质量比为10:10-30的氢氧化钠和氰基改性氧化石墨烯，在70-90℃的条件下搅拌反应35-45h，将溶液pH调节至2-3后过滤，将滤物用蒸馏水洗涤并干燥，制备得到羧基化石墨烯；

(3)向蒸馏水溶剂中加入羧基化石墨烯，经过超声分散后加入4,4'-二氨基联苯和浓氨水，在90-110℃的条件下搅拌回流5-10h，将产物过滤后用乙醇超声清洗，除去未反应的4,4'-二氨基联苯，在50-80℃的条件下干燥20-30h后制备得到芳氨基化石墨烯；

(4)向体积比为100:25-40的浓硫酸、浓硝酸混合物中对多壁碳纳米管进行氧化，过滤，使用稀盐酸和氨水洗涤除去杂质后得到酸化多壁碳纳米管，然后向芳氨基化石墨烯和亚硝酸钠的混合物中滴加浓盐酸，加入酸化多壁碳纳米管，在60-90℃的条件下回流加热3-6h，将产物用盐酸和蒸馏水冲洗后，过滤干燥，制备得到碳纳米管修饰石墨烯；

(5)将碳纳米管修饰石墨烯分散在四氢呋喃中，超声处理20-50min，加入热塑性聚氨酯弹性体，混合3-6h后超声0.5-2h，然后倒入聚四氟乙烯模具中，干燥并固化，制备得到石墨烯-碳纳米管改性聚氨酯弹性体。