[發明專利]一種離子型聚氨酯基金屬復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 201610875046.7
• 申請日: 2016-09-30
• 公開（公告）號: CN106632950A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 連慧琴;常煒;李月婷;胡硯甌;梁前
• 申請（專利權）人: 北京石油化工學院
• 主分類號: C08G18/48
• 分類號: C08G18/48;C08G18/10;C08G18/34;C08J5/18;C08L75/08;C08K3/04
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司11260
• 代理人: 鄭立明,付久春

技術領域

本發明涉及材料制備領域，特別是涉及一種聚氨酯基離子聚合物-金屬復合材料(IPMC)的制備方法。

背景技術

離子聚合物—金屬復合材料(IPMC)是一類電活性材料，具有驅動電壓低和變形大點的特點，可用于仿生及航空航天領域。IPMC的制動機理為在電場的作用下體系內離子定向遷移引起材料形變而致動。

用IPMC作為機器人的關節傳動裝置有其獨特的優異性：結構簡單、驅動位移不受軸承限制，質量輕、具有柔性、材料柔軟容易切割成所需要的形狀、無噪音等。而聚氨酯具有優良的耐磨性、彈性、耐候性、無毒是制備IPMC類人工肌肉的理想材料。因此如何提供一種致動性能優良的IPMC材料是需要解決的問題。

發明內容

本發明提供一種離子型聚氨酯基金屬復合材料的制備方法，其方法簡便，而且制備出的IPMC材料制動性好，抗疲勞性好。

為解決上述技術問題，本發明提供一種離子型聚氨酯基金屬復合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)制備聚氨酯預聚體：將多元醇在真空條件下加熱進行真空干燥，向真空干燥后得到的多元醇中加入二異氰酸酯，惰性氣體保護，攪拌加熱反應制成聚氨酯預聚體；

(2)制備聚氨酯：向所述步驟(1)得到的聚氨酯預聚體中加入擴鏈劑，攪拌加熱反應制得離子型聚氨酯；

(3)制備聚氨酯膜：將所述步驟(2)反應得到的離子型聚氨酯中加入溶劑溶解后，加入到模具中干燥，制成聚氨酯薄膜；

(4)聚氨酯膜鍍電極：對所述步驟(3)得到的聚氨酯薄膜鍍電極，即制得離子型聚氨酯基金屬復合材料。

由上述本發明提供的技術方案可以看出，該方法工藝簡單，所制備出的IPMC材料有很好的致動性能，而且具有持久的抗疲勞性。

附圖說明

圖1為本發明實施例制備的聚氨酯基IPMC材料的致動性能圖。

具體實施方式

下面對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明的保護范圍。

本發明實施例提供一種離子型聚氨酯基金屬復合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)制備聚氨酯預聚體：

將多元醇在真空條件下加熱進行真空干燥，將二異氰酸酯加入到真空干燥后的多元醇中，惰性氣體保護，充分攪拌，加熱反應，制成聚氨酯預聚體；

該步驟中，所用的多元醇為聚醚多元醇、聚酯多元醇中的一種或幾種；加入的二異氰酸酯為：甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、萘二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯中一種或幾種。

對多元醇的真空干燥的加熱溫度為60～110℃，真空干燥時間為1～3h；

所述惰性氣體采用氮氣或氬氣，攪拌時間為0.5～2h，反應溫度為60～80℃，反應時間為2～8h。

(2)制備聚氨酯：

向上述步驟(1)得到的聚氨酯預聚體溶液中加入擴鏈劑，攪拌加熱反應制得離子型聚氨酯；

該步驟中，所加入的擴鏈劑為：2，2-二羥甲基丙酸、2，3-二羥基丙磺酸鈉中的一種或二種；攪拌加熱的溫度為60～80℃，反應時間為0.5～12h。

(3)制備聚氨酯膜：

將上述步驟(2)反應得到的聚氨酯中加入溶劑溶解，之后加入到模具中干燥，制成聚氨酯薄膜；

該步驟中，所用的溶劑為：四氫呋喃，二甲基甲酰胺，二甲基乙酰胺，二甲基亞砜中一種或幾種；在模具中的干燥溫度為80～110℃，干燥時間為2～12h。

(4)聚氨酯膜鍍電極：

對上述步驟(3)得到的聚氨酯薄膜鍍電極。

當所述電極采用石墨烯電極時，對所述步驟(3)得到的聚氨酯薄膜鍍電極為：

將氧化石墨烯分散到加有制得的聚氨酯的溶劑中制成電極液，溶劑中聚氨酯的濃度為1～30wt％，優選的，氧化石墨烯用量為1質量份，含有聚氨酯的溶劑為20體積份，若1質量份為1g，則體積份為1ml，將所述步驟(3)得到的聚氨酯薄膜置于所述電極液中，1～10min后取出，干燥，置于氫碘酸中1～10min，即完成對聚氨酯薄膜鍍電極；

當所述電極采用其它電極時，對所述步驟(3)得到的聚氨酯薄膜采用化學鍍法鍍電極。

上述方法中，各原料按質量份計，用量為：

所述多元醇的用量為：1～70份；

所述二異氰酸酯的用量為：20～60份；