[發明專利]一種高導熱性改性TPU薄膜的制備方法

有效

• 申請號: 201810829286.2
• 申請日: 2018-07-25
• 公開（公告）號: CN108912304B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 鄭玉嬰;張釗滟
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: C08G18/76
• 分類號: C08G18/76;C08G18/66;C08G18/48;C08G18/32;C08K9/04;C08K3/04;C08J5/18;C09K5/14
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

本發明公開了一種高導熱性改性TPU薄膜的制備方法，屬于高分子復合材料合成技術領域。該改性TPU薄膜是通過雙十烷基二甲基溴化銨改性的氧化石墨烯與溶液聚合過程中生成的異氰酸酯基端基聚氨酯預聚體接枝得到改性TPU，而后涂膜制備得到的。其中，雙十烷基二甲基溴化銨電離可產生帶長烷基鏈的銨根陽離子，與氧化石墨烯的羧基結合，從而使改性后的氧化石墨烯可均勻分散在溶液介質DMF中，同時防止GO與TPU單體大分子醇的端基封鎖反應發生，避免了生產過程中引入有害物質和雜質，影響產品的使用。改性氧化石墨烯的加入可使TPU的熱導率得到提升，可以從而開拓了TPU在傳熱性能要求高的領域的應用。

技術領域

本發明屬于高分子復合材料合成技術領域，具體涉及一種高導熱性改性TPU薄膜的制備方法。

背景技術

隨著工業生產和科學技術的發展，人們對導熱材料的應用提出了更高的要求，希望材料有更好的綜合性能。高分子材料因其良好的性能已廣泛應用于各種領域，用人工合成的高分子材料來替代傳統工業中使用的材料已成為了科研熱點，但高分子材料大多是熱的不良導體。如何通過改性來獲得符合導熱應用要求同時具備高分子其它優點的材料是現今材料領域的研究方向。

熱塑性聚氨酯彈性體簡稱TPU，又稱PU熱塑膠，是一種由低聚物多元醇軟段與二異氰酸酯、擴鏈劑硬段構成的線性嵌段共聚物。TPU分子中同時含有柔性軟鏈段和剛性硬鏈段，軟鏈段使TPU具有較好的彈性、柔順性及耐寒性，硬鏈段則使TPU具有較高的硬度、彈性模量和熱穩定性。TPU加工性能良好，這使得TPU在汽車部件及機器零件、運動鞋底、電線電纜、軟管、薄膜及薄板、織物、建筑、食品包裝等領域有著廣泛的應用前景。TPU的導熱系數比其它合成保溫材料和天然保溫材料都低，廣泛用于保溫材料領域，但對于傳熱性能要求高的領域，就必須對TPU進行改性以得到高的導熱性能。

石墨烯是由碳原子構成的具有單原子層厚度的二維晶體，由于其獨特的二維共軛結構，石墨烯展現出了諸多突出的物理化學性質，包括巨大的比表面積、優異的電學、熱學、光學和力學性能。石墨烯具有非常好的熱傳導性能，純的無缺陷的單層石墨烯的導熱系數高達5300W/mK，是目前為止導熱系數最高的碳材料，高于單壁碳納米管（3500W/mK）和多壁碳納米管（3000W/mK）。大量研究已經證明，將石墨烯均勻分散至基體材料中可以大程度地提高材料的導熱性能，這展示了石墨烯在復合材料熱導領域的巨大應用潛力。但將石墨烯在加入高分子材料時容易發生團聚，無法均勻分散，另外，現行條件下石墨烯無法大批量生產，限制了其應用。

發明內容

針對現有TPU合成方法無法獲得高導熱性能TPU以及氧化石墨烯在高分子材料中分散不佳的不足之處，本發明提供了一種高導熱性改性TPU薄膜的制備方法，采用本發明方法制得的改性TPU薄膜具有優異的導熱性能，拓寬了TPU的應用范圍。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種高導熱性改性TPU薄膜的制備方法，其是采用溶液聚合法，在TPU原料中加入改性氧化石墨烯溶液和催化劑，制得所述高導熱性改性TPU薄膜；其中，所述TPU原料中各組分按重量份計為：聚丙二醇-4000 60.0份、甲苯二異氰酸酯 27.4份、1,4-丁二醇 12.6份。

所述催化劑為二月桂酸二丁基錫，其用量為TPU原料總重的0.5%。

所述聚丙二醇-4000為無色透明油狀粘稠液體，其羥值為26~30 mg KOH/g，分子量為3700~4300，酸值小于0.5 mg KOH/g；所述甲苯二異氰酸酯為TDI-80，即80% 甲苯-2,4-二異氰酸酯(2,4-TDI)和20%甲苯-2,6-二異氰酸酯(2,6-TDI)，酸度0.004%以下，無色到淡黃色透明液體，分子量174.16；所述1,4-丁二醇為無色粘稠油狀液體，分子量90.12，其羥值為1000~1200mg KOH/g。