[发明专利]一种聚氨酯纳米复合材料的制备方法

摘要

本发明提供的一种聚氨酯纳米复合材料的制备方法为：通过溶液溶溶共混法将改性碳纳米管复合纳米材料添加到热塑性聚氨酯弹性体(TPU)中，提高了热塑性聚氨酯弹性体的力学性能和耐热性，进而制备高性能聚氨酯纳米复合软管。通过在酸化碳纳米管表面原位生长纳米二氧化硅(SiO₂)和纳米二氧化钛(TiO₂)核壳包裹层，形成核壳型碳纳米管复合纳米材料，使碳纳米管(CNTs)、SiO₂和TiO₂三者能实现均匀分散和复合，通过硅烷偶联剂的偶联改性和TPU有效复合，很好地改善热塑性聚氨酯弹性体的力学性能和耐热性，提高无机材料在复合材料中的分散性，进而制备高性能聚氨酯纳米复合软管，聚氨酯纳米复合材料拓展了热塑性聚氨酯弹性体的应用领域。

主权项

1.一种聚氨酯纳米复合材料的制备方法，其特征在于该制备方法为：a.室温下，将质量分数为65wt.％～68wt.％硝酸加入反应釜底部，按硝酸与碳纳米管的质量比为5:1～20:1，将碳纳米管放入砂芯酸化器中，并将该砂芯酸化器置于反应釜中，然后将反应釜升温至160℃～200℃密闭酸化4～7h，冷却至室温后，将反应釜中的硝酸排出，用蒸馏水洗涤碳纳米管至滤液至中性，60℃～80℃真空干燥12～24h，得酸化碳纳米管；b.室温下，按乙醇与水体积比为1:1～1:2配制乙醇水混合溶液，按乙醇水混合溶液与酸化碳纳米管的质量比为100:1～200:1，分别将步骤a中制得的酸化碳纳米管、乙醇水混合溶液加入反应釜中，用质量分数为25wt.％～28wt.％的氨水调节pH至9.0～10.0，超声分散1～2h；按硅酸四乙酯与钛酸四丁酯质量比为1:1～2:1，将二者混合制得硅钛混合物，按乙醇与硅钛混合物的质量比为20:1～60:1再混配制成硅钛乙醇混合溶液，1～2h内将该硅钛乙醇混合溶液滴加到反应釜中，滴完后继续反应8～12h，过滤，先用100倍以上的酸化碳纳米管质量的乙醇洗涤三次，再用100倍以上的酸化碳纳米管质量的去离子水洗涤三次，60℃～80℃真空干燥12～24h，在酸化碳纳米管表面原位生长纳米二氧化硅和纳米二氧化钛核壳包裹层，形成核壳型碳纳米管复合纳米材料；c.室温下，按乙醇与γ‑缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷质量比为20:1～40:1，将γ‑缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷与乙醇混配成硅烷乙醇溶液，按硅烷乙醇溶液与核壳型碳纳米管复合纳米材料质量比为200:1～400:1，将步骤b制得的核壳型碳纳米管复合纳米材料加入到硅烷乙醇溶液中，超声分散1～2h后加热回流4～6h，冷却至室温，过滤，用100倍以上的核壳型碳纳米管复合纳米材料质量的去离子水洗涤三次，在60℃～80℃真空干燥12～24h，得偶联改性碳纳米管复合纳米材料；d.室温下，按N，N‑二甲基甲酰胺与热塑性聚氨酯弹性体质量比为10:1～30:1，将N，N‑二甲基甲酰胺与热塑性聚氨酯弹性体加入到反应釜中，制得热塑性聚氨酯弹性体溶液，按热塑性聚氨酯弹性体与偶联改性碳纳米管复合纳米材料质量比为20:1～1000:1，将步骤c制得的偶联改性碳纳米管复合纳米材料加入到上述热塑性聚氨酯弹性体溶液中，超声分散1～2h，70～90℃下搅拌4～7h后，在80℃～100℃下减压脱除N，N‑二甲基甲酰胺，得聚氨酯纳米复合材料。