[發明專利]一種阻燃、低毒的熱塑性聚氨酯彈性體/氧化鈰納米片納米復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710730776.2
• 申請日: 2017-08-23
• 公開（公告）號: CN107446341B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 江賽華;孫平
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C08L75/04
• 分類號: C08L75/04;C08K7/00;C08K3/22
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

本發明公開了一種阻燃、低毒的熱塑性聚氨酯彈性體/氧化鈰納米片納米復合材料及其制備方法。該制法以硝酸鈰為原料，利用氨水為形狀控制劑，采用回流法制備出超薄的二氧化鈰納米片，再將二氧化鈰納米片與熱塑性聚氨酯彈性體通過密煉機混合密煉，取出，熱壓，得到所阻燃、低毒的熱塑性聚氨酯彈性體/氧化鈰納米片納米復合材料。本發明首次利用了二氧化鈰稀土元素的性質，將超薄二氧化鈰納米片引入熱塑性聚氨酯彈性體中，解決了熱塑性聚氨酯彈性體易燃以及容易釋放一氧化碳的缺點，既增強了熱塑性聚氨酯彈性體的阻燃性，同時不影響熱塑性聚氨酯彈性體的力學性能和熱穩定性，使二氧化鈰的潛力在阻燃領域得到成功應用。

技術領域

本發明屬于復合材料技術領域，具體涉及一種阻燃、低毒的納米復合材料及其制備方法與應用。

背景技術

隨著社會的發展，我國石油化工行業有了一個質的飛躍，塑料制品的產量和功能不斷提升，各種高分子材料的出現展現了其優異的性能，并越來越多地應用于工農業生產和人們的日常生活之中。熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)就是其中最具代表性的高分子聚合物。TPU的用途幾乎延伸到各個行業，目前被廣泛用于鞋材、服裝、管材、薄膜和片材、線纜、汽車、建筑、醫藥衛生、國防及運動休閑等許多領域。然而，石油基合成高分子材料在給人們生活帶來巨大便利的同時，亦造成了嚴重的環境污染，其中最令人擔心的就是部分高分材料在燃燒時會放出大量一氧化碳。特別的，熱塑性聚氨酯彈性體在燃燒中不完全燃燒更為嚴重。為此，一種能夠阻燃并且有著極少一氧化碳釋放量的熱塑性聚氨酯彈性體新型復合材料急需開發出來進行應用。

二氧化鈰(CeO₂)由于其卓越的物理化學性質而被廣泛應用于電化學，光化學和材料科學。由于Ce³⁺和Ce⁴⁺可以相互轉化，因而具有優異的氧化還原性能和儲氧能力。基于這些因素，CO催化氧化是CeO₂最重要的特性。CeO₂的 CO催化氧化能力對于處理能夠產生大量CO的聚合物具有重要意義。普通微米級的二氧化鈰顆粒對CO氧化并沒有明顯的效果，而納米尺度上的CeO₂微晶卻可以產生有利于氧化反應的氧空位。因此，需要制備出具有相對分散、數量多的活性位點和豐富的氧空位的超薄CeO₂納米片，并用來增強熱塑性聚氨酯彈性體阻燃性和減少CO釋放。然而，由于功能要求不同，目前CeO₂納米片的制備方法太復雜。

因此，急需研究出一種具有CO催化氧化功能的超薄CeO₂納米片的簡單制備方法，產業化大量制備具有CO催化氧化功能的超薄CeO₂納米片，并將二氧化鈰運用于減少高分子聚合物材料火災危險性領域上，然而目前并未見將二氧化鈰運用于減少高分子聚合物材料火災危險性領域上的報道。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供了一種阻燃、低毒的熱塑性聚氨酯彈性體/氧化鈰納米片納米復合材料。

本發明的目的還在于提供所述的一種阻燃、低毒的熱塑性聚氨酯彈性體/氧化鈰納米片納米復合材料的制備方法。該制備方法以硝酸鈰(Ce(NO₃)₃·6H₂O) 為原料，利用氨水為形狀控制劑，采用回流法制備出超薄的二氧化鈰(CeO₂) 納米片，再將二氧化鈰納米片與熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)通過密煉機混合密煉，取出，熱壓，得到所阻燃、低毒的熱塑性聚氨酯彈性體橡膠/氧化鈰納米片納米復合材料。

本發明的目的還在于提供所述的一種阻燃、低毒的熱塑性聚氨酯彈性體/氧化鈰納米片納米復合材料的應用。

本發明的目的通過如下技術方案實現。

一種阻燃、低毒的熱塑性聚氨酯彈性體/氧化鈰納米片納米復合材料的制備方法，包括如下步驟：