[發明專利]多壁碳納米管改性醇溶型聚氨酯膠黏劑的制備方法

有效

• 申請號: 201410259733.7
• 申請日: 2014-06-12
• 公開（公告）號: CN104004487A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 陳宇飛;張曄;張希旺;張清宇
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: C09J175/08
• 分類號: C09J175/08;C09J11/04;C08G18/66;C08G18/48;C08G18/10
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務所 23118
• 代理人: 陳曉光

技術領域：

本發明涉及一種多壁碳納米管改性醇溶型聚氨酯膠黏劑的制備方法。

背景技術：

聚氨酯(PU)是一類以多異氰酸酯與多元醇反應制得的具有獨特加工性能的聚合物。聚氨酯具有強度高，硬度范圍寬，耐磨性能好，彈性良好，耐臭氧性，耐化學腐蝕性，耐射線輻射性，粘合性強，氣體透過系數小，吸震能力性能等優異性能特點。聚氨酯由于其優越的綜合性能而被廣泛應用于民用、體育、航天、軍事等領域，成為不可缺少的重要材料之一。但聚氨酯材料的耐熱、抗靜電、耐極性溶劑等性能還不夠理想，其應用受到了一定程度的限制。利用無機納米材料對聚氨酯進行改性可以在一定程度上彌補這些不足。

發明內容：

本發明的目的是提供一種多壁碳納米管改性醇溶型聚氨酯膠黏劑的制備方法。

上述的目的通過以下的技術方案實現：

一種多壁碳納米管改性醇溶型聚氨酯膠黏劑的制備方法，該方法包括如下步驟：

（1）碳納米管的功能化：利用硅烷類偶聯劑硅烷偶聯劑KH550、硅烷偶聯劑KH560、硅烷偶聯劑KH570和二異氰酸酯TDI改性碳納米管；

（2）聚氨酯基體的合成：以二異氰酸酯TDI、聚醚二醇為原料合成預聚體，再加入擴鏈劑制得聚氨酯；

（3）碳納米管改性聚氨酯的合成：利用改性后的碳納米管改性聚氨酯，合成聚氨酯粘合劑。

所述的多壁碳納米管改性醇溶型聚氨酯膠黏劑的制備方法，步驟（1）所述的碳納米管的功能化,首先酸化納米管，稱取5g?碳納米管MWCNT，加入100-200mL的濃硝酸，超聲振蕩30-60min后，在50-80℃攪拌24h，通過真空和蒸餾水反復洗滌并抽濾，直至pH=7，將洗滌干凈的MWCNT，60-80℃條件下干燥8-12h，烘干；然后稱取5g酸碳納米管MWCNT，120℃干燥5-7h，加入80-120mL甲苯及偶聯劑KH550/KH560/KH570或二異氰酸酯TDI?60-80℃下超聲分散1h，在80℃攪拌6h，用丙酮反復洗滌并抽濾，將碳納米管MWCNT，80℃條件下干燥10-15h，研磨，備用。

所述的多壁碳納米管改性醇溶型聚氨酯膠黏劑的制備方法，步驟（2）所述的聚氨酯基體的合成，首先預聚體的制備：稱取30g聚醚二醇，加入改性后的碳納米管MWCNT，超聲分散1h，加入7-9g?二異氰酸酯TDI和0.6-0.8g正己烷，80℃反應1.5h，繼續升溫至100℃，反應2h，降溫至45℃保溫3h；席夫堿的制備：將15-20g正己烷、8-10g異丙醇、8-12g丙酮和1.5-2g二乙烯三胺加入，25℃反應5h。最后進行擴鏈反應：將預聚體迅速倒入席夫堿中，攪拌，35-45℃反應1h，60-80℃蒸餾，待餾出物明顯減少后，升溫至120℃減壓蒸餾15min，在-0.06MPa下減壓蒸餾，降溫至70℃，加入35-40g無水乙醇，回流攪拌半小時降至室溫。

所述的多壁碳納米管改性醇溶型聚氨酯膠黏劑的制備方法，步驟（3）所述的碳納米管改性聚氨酯的合成，將步驟（2）中所得聚氨酯中加入環氧樹脂E51合成聚氨酯粘合劑。

有益效果：

使用本發明方法制備聚氨酯膠粘劑具備優異的抗剪切強度和抗沖擊特性，適用于各種結構性粘合領域，并具備優異的柔韌特性。聚氨酯膠粘粘劑具備優異的橡膠特性，能適應不同熱膨脹系數基材的粘合，它在基材之間形成具有軟-硬過渡層，不僅粘接力強，同時還具有優異的緩沖、減震功能。聚氨酯膠粘粘劑的低溫和超低溫性能超過所有其他類型的膠粘劑。聚氨酯膠粘劑具有低NCO含量、低或無環境污染、不燃等特點。無機材料和高聚物復合時，粒徑大小以及無機粒子與高聚物基體之間的相互作用是非常重要的。粒徑越小，從微米級降至亞微米甚至納米級時，此時復合物材料的性能改進將發生本質性的提高。然而粒徑越小，表面能很大，表面原子所占比例高，特別是納米顆粒表面原予是缺少臨近配位原子具有懸空鍵，眾多的表面基團形成氫鍵、配位鍵和靜電力、范德華力作用，極易發生顆粒之間和顆粒與有機高聚物的鍵聯。因此納米粒子與高聚物復臺時，團聚現象十分嚴重，納米粒子無法在高聚物材料中均勻分散，反而造成材料性能下降。為了提高納米粒子的分散能力，需要對其表面進行改性。