[发明专利]一种自修复氧化石墨烯/聚氨酯复合材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种自修复氧化石墨烯/聚氨酯复合材料及其制备方法。制备时将带有氨基的2‐氨基‐4‐羰基‐6‐甲基嘧啶与多异氰酸酯、聚酯多元醇或聚醚多元醇、扩链剂反应，合成具有四重氢键基元聚氨酯；将2‐氨基‐4‐羰基‐6‐甲基嘧啶加到多异氰酸酯中反应，合成具有四重氢键基元的异氰酸酯，再将其与氧化石墨烯反应得到具有四重氢键基元氧化石墨烯；最后将具有四重氢键基元聚氨酯和具有四重氢键基元氧化石墨烯复合得到自修复氧化石墨烯/聚氨酯复合材料。本发明制备的氧化石墨烯/聚氨酯复合材料无需任何外加修复剂和特定环境的要求即可完成材料的自修复，该材料的合成工艺简单，修复率高达85％。

主权项

1.一种自修复氧化石墨烯/聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1)具有四重氢键基元聚氨酯的制备：将聚酯多元醇或聚醚多元醇和扩链剂混合搅拌均匀并脱水，温度在60℃以下时加入多异氰酸酯，加完后使反应体系在70～85℃的温度下反应2～4小时，得聚氨酯预聚体；将2‑氨基‑4‑羰基‑6‑甲基嘧啶与第一溶剂混合，在60～80℃的温度下进行搅拌；待2‑氨基‑4‑羰基‑6‑甲基嘧啶完全溶解后，加入所述的聚氨酯预聚体和催化剂，在70～85℃下反应15～24小时；反应结束后，用第二溶剂沉淀，过滤得到白色固体，真空干燥，得具有四重氢键基元聚氨酯；所述的催化剂为有机锡催化剂或叔胺类催化剂中的一种或多种的混合物；所述的扩链剂为1,4‑丁二醇、一缩二乙二醇和1,4‑环己二醇中的一种或多种的混合物；2)具有四重氢键基元氧化石墨烯的制备：将2‑氨基‑4‑羰基‑6‑甲基嘧啶加到多异氰酸酯中，90～110℃反应10～24小时，冷却至室温后用第三溶剂沉淀过滤，再用第三溶剂冲洗，真空干燥后得具有四重氢键基元的异氰酸酯；将氧化石墨烯和所述具有四重氢键基元的异氰酸酯分散于第三溶剂中，超声处理得均匀溶液；然后，将溶液在60～80℃反应12～24小时，离心清洗，真空干燥，得具有四重氢键基元氧化石墨烯；3)自修复氧化石墨烯/聚氨酯复合材料的制备：将所述具有四重氢键基元聚氨酯和具有四重氢键基元氧化石墨烯加入到第四溶剂中，搅拌均匀，然后倒在模具里，真空干燥，得自修复氧化石墨烯/聚氨酯复合材料；以质量分数计，原料组分组成为：步骤2)中2‑氨基‑4‑羰基‑6‑甲基嘧啶的用量占2‑氨基‑4‑羰基‑6‑甲基嘧啶总用量的6～8％；步骤2)中多异氰酸酯的用量占多异氰酸酯总用量的28～35％。