[发明专利]处理碳纳米管的方法、聚氨酯组合物和聚氨酯活塞及其制备方法

说明书

本发明涉及聚氨酯活塞领域，公开了一种处理碳纳米管的方法、聚氨酯组合物和聚氨酯活塞及其制备方法。处理碳纳米管的方法包括：(1)利用胍类化合物对碳纳米管进行改性，得到改性碳纳米管；(2)将改性碳纳米管与至少一种异氰酸酯类化合物进行掺杂，得到碳纳米管掺杂异氰酸酯；其中，所述碳纳米管的表面具有羟基和羧基。聚氨酯的组合物包括：聚氨酯预聚体、固化剂和耐磨剂。聚氨酯活塞的制备方法包括：所述的组合物进行成型和硫化。本发明所提供的碳纳米管掺杂聚氨酯活塞，不仅增强了聚氨酯活塞的机械性能、耐磨性，还增强了其耐候性，使用寿命。

技术领域

本发明涉及聚氨酯活塞领域，具体涉及一种处理碳纳米管的方法、聚氨酯组合物和聚氨酯活塞及其制备方法。

背景技术

混凝土泵车在施工时，主要依靠混凝土活塞在混凝土缸内的往复运动，将混凝土推送至输送管内。混凝土活塞的工作环境十分恶劣，一要承受较高的压力，二要与混凝土缸的密封性能良好，三要输送高含砂量及高腐蚀性液体，四要承受高温环境。目前已经大量市场应用的活塞耐磨性、耐候性以及机械强度均不高，导致其寿命较短，且活塞稳定性较弱，有待改善。

CN104892894A公开了一种聚氨酯活塞，它主要是由预聚物和固化剂混合得到的混合物，通过浇注机浇注到金属模具中，经过脱模、硫化处理后得到的聚氨酯弹性体；预聚体的配方成分按重量百分比算包括：二异氰酸酯35％-45％、聚己内酯多元醇55％-65％；固化剂采用1，4丁二醇和乙二醇的混合物，混合质量比例为丁二醇：乙二醇＝(5-9)：1。虽然提高了聚氨酯活塞产品硬度、承压能力和耐磨性，但是没有解决活塞耐候性的问题。

CN105524426A公开了一种非异氰酸酯聚氨酯碳纳米管改性环氧树脂复合材料，由重量比为1/5-5/1的碳纳米管环氧树脂固化剂和环氧树脂混合固化而成，其中，碳纳米管环氧树脂固化剂由重量比为1/100-1/5的碳纳米管和接枝于该碳纳米管上的非异氰酸酯聚氨酯组成。但是碳纳米管在复合材料的分散性不佳，使得复合材料的性能不均一、不稳定。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的聚氨酯活塞的耐候性和稳定性差的问题，提供了一种处理碳纳米管的方法、聚氨酯组合物和聚氨酯活塞及其制备方法，本发明提供的聚氨酯活塞具有机械性能好、耐磨性强、耐候性强、稳定性高和寿命长的特点。

发明人在研究过程中发现利用胍类化合物和异氰酸酯类化合物对碳纳米管进行处理，可以提高碳纳米管在聚氨酯活塞中的分散性，从而提高聚氨酯活塞的寿命和力学性能。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种处理碳纳米管的方法，该方法包括：(1)利用胍类化合物对碳纳米管进行改性，得到改性碳纳米管；(2)将改性碳纳米管与至少一种异氰酸酯类化合物进行掺杂，得到碳纳米管掺杂异氰酸酯；

其中，所述碳纳米管的表面具有羟基和羧基。

本发明第二方面提供了一种由上述方法制备得到的碳纳米管掺杂异氰酸酯。

本发明第三方面提供了一种聚氨酯的组合物，该组合物包括：聚氨酯预聚体、固化剂和耐磨剂；

其中，所述聚氨酯预聚体为上述碳纳米管掺杂异氰酸酯与羟基化合物反应得到。

本发明第四方面提供了一种聚氨酯活塞的制备方法，所述制备方法包括：将上述所述的组合物进行成型和硫化。

本发明第五方面提供了一种由上述方法制备得到的聚氨酯活塞。

通过上述技术方案，本发明取得如下有益效果：

(1)本发明采用胍类化合物和异氰酸酯类化合物对碳纳米管进行改性和掺杂，使碳纳米管在聚氨酯中均匀分散，进一步提高了聚氨酯活塞性能。

(2)与传统使用异氰酸酯与羟基化合物制得的聚氨酯活塞相比，本发明所提供的碳纳米管掺杂聚氨酯活塞，不仅增强了聚氨酯活塞的机械性能、耐磨性，还增强了其耐候性，使用寿命。