[发明专利]一种纳米杂化多功能聚氨酯阻燃材料及其制备方法

说明书

本发明提出了一种纳米杂化多功能聚氨酯阻燃材料及其制备方法，制备方法，包括以下步骤：(1)将氧化石墨烯上的羧基转化为酰氯基团，得到Cl‑GO，将Cl‑GO与伯胺类试剂反应，将酰氯基团转化为酰胺基团，得到A‑GO；(2)V₂O₅与DPA通过原位化学氧化聚合反应得到P‑V₂O₅；(3)将A‑GO、P‑V₂O₅加入到聚氨酯中，加热搅拌反应后，冷却干燥后，得到双纳米杂化多功能聚氨酯复合材料(mf‑PUC)。本发明由氮修饰的功能化氧化石墨烯以及五氧化二钒与具有可降解的形状记忆聚氨酯通过双纳米粒子复配杂化而得，具有可降解、形状记忆、防腐蚀以及阻燃性等功能特性，使其在阻燃、防腐、智能及生物材料等领域有着巨大潜力。

技术领域

本发明涉及聚合物基纳米复合材料领域，特别是指一种纳米杂化多功能聚氨酯阻燃材料及其制备方法。

背景技术

聚氨酯材料可通过合成原料的选择，分子中软硬段的比例以及异氰酸值指数的调节等来方便设计，因而使其在泡沫材料、弹性体材料、涂料、粘合剂以及生物材料等领域均有着广泛的应用。目前，随着社会的快速发展，单一性能，如优良的力学性能、耐溶剂性能以及耐磨性的聚氨酯材料已经很难满足细化的材料市场要求，因而发展多功能化的聚氨酯材料势在必行。通过纳米杂化来设计合成多功能聚合物基纳米复合材料是行之有效的一种方法，但未经修饰的单一纳米相在使用过程中存在着易团聚、功能性相对单一等不足从而限制了其实际使用价值。鉴于目前的市场以及技术现状，发展一种设计方便、合成可控的多纳米相协同杂化的聚氨酯复合材料制备方法和技术具有十分重要的意义。

基于目前聚氨酯材料本体以及纳米修饰过程中存在的问题，本发明设计了一种功能化石墨烯以及五氧化二钒双纳米杂化聚氨酯复合材料的制备方法，，此类多功能化聚氨酯纳米复合材料尚未见报道。

发明内容

本发明提出一种纳米杂化多功能聚氨酯阻燃材料及其制备方法，由氮修饰的功能化氧化石墨烯以及五氧化二钒与具有可降解的形状记忆聚氨酯通过双纳米粒子复配杂化而得，具有可降解、形状记忆、防腐蚀以及阻燃性等功能特性，从而使其在阻燃、防腐、智能以及生物材料等领域有着巨大的潜在应用。

本发明的技术方案是这样实现的：一种纳米杂化多功能聚氨酯阻燃材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将氧化石墨烯(GO)上的羧基转化为酰氯基团，得到氯化氧化石墨烯(Cl-GO)，将Cl-GO与伯胺类试剂反应，将酰氯基团转化为酰胺基团，得到氮修饰的氧化石墨烯(A-GO)；

(2)五氧化二钒(V₂O₅)与二苯胺(DPA)通过原位化学氧化聚合反应得到聚二苯胺包覆的五氧化二钒(P-V₂O₅)；

(3)将A-GO、P-V₂O₅加入到聚氨酯(PU)中，加热搅拌反应后，冷却干燥后，得到双纳米杂化多功能聚氨酯复合材料(mf-PUC)。

进一步地，步骤(1)中，Cl-GO的制备方法如下：将100-300mgGO与40-120ml二氯亚砜(SOCl₂)在氮气保护下，在3-8ml第一溶剂中进行反应，反应温度为70-90℃，得到Cl-GO。

进一步地，所述第一溶剂为二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基亚砜(DMSO)。

进一步地，步骤(1)中，A-GO的制备方法如下：将50-100mgCl-GO与500-1500mg小分子的伯胺类试剂在20ml-50ml第二溶剂中进行反应，纯化干燥得到A-GO，反应温度为50-80℃。

进一步地，所述第二溶剂为二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基亚砜(DMSO)。