[發明專利]一種CDs/TPU熒光納米復合材料制備方法

有效

• 申請號: 201811375385.4
• 申請日: 2018-11-19
• 公開（公告）號: CN109504368B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 秦振興;白靜靜;王文海;溫明
• 申請（專利權）人: 太原科技大學
• 主分類號: C09K11/06
• 分類號: C09K11/06;C09K11/65
• 代理公司: 濟南千慧專利事務所(普通合伙企業) 37232
• 代理人: 姜月磊

本發明涉及功能高分子材料技術領域，尤其是涉及一種CDs/TPU熒光納米復合材料制備方法。該CDs/TPU熒光納米復合材料制備方法，包括：(1)配制碳量子點溶液；(2)將碳量子點溶液導入多元醇中得到混合物；(3)向混合物中添加異氰酸酯，油浴恒溫反應后，在攪拌的同時先后添加催化劑和擴鏈劑得產物A；(4)將產物A傾倒在預熱托盤中，然后熟化得產物B；(5)將產物B模壓成型。本發明采用微量溶劑導入法，化學修飾有氨基或羥基的碳量子點能夠均勻分散到聚氨酯體系中，無需后續脫除溶劑工作，簡化了制備工藝，節能環保；碳量子點經原位聚合，在碳量子點與聚氨酯大分子鏈之間建立化學鍵接，確保制得的熒光納米復合材料性能更加優異。

技術領域

本發明涉及功能高分子材料技術領域，尤其是涉及一種CDs/TPU熒光納米復合材料制備方法。

背景技術

熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)是一種廣泛應用的熱塑性樹脂，其具有原料來源廣泛、價格低、易加工成型等優點，但單純的熱塑性聚氨酯存在拉伸強度低、熱穩定不足、形變不可控等不足，為了提高熱塑性聚氨酯的性能，拓寬其應用領域，向熱塑性聚氨酯中添加高性能納米填料是當前研究的重點。近年來，光電功能型聚氨酯基納米復合材料在柔性可穿戴電子器件、高分子發光二極管、生物傳感器、顯示器和光學探測器等研究領域的應用取得顯著效果。通過向聚氨酯基體中添加不同類型的納米填料(例如碳納米管、石墨烯和半導體量子點等)，不僅能夠賦予納米復合材料優異的光、電性能，而且還能提高基體的機械性能和耐熱性能。

碳量子點(CDs)是一類新興的與半導體量子點具有相似光學性能的環境友好型熒光納米材料。與傳統的有機染料和半導體量子點相比，CDs具有原料選材豐富、制備工藝簡單靈活、成本低廉、熒光性能優異且穩定、毒性低、易修飾、抗光漂白、水溶性和生物相容性好等優點，在傳感器、光電探測器、生物成像、光催化、光伏器件、發光二極管、能量轉換/存儲和生物醫藥等廣泛領域展現了良好的應用前景。

現有碳量子點與熱塑性聚氨酯彈性體復合工藝存在碳量子點在聚氨酯基體中難以分散、溶劑用量較多、制備工藝復雜等問題，上述存在的問題不僅影響熒光納米復合材料的性能，而且成本高、制樣時間長。因此有必要對現有碳量子點與熱塑性聚氨酯彈性體聚合工藝進行改進，減少溶劑用量、簡化工藝、提高產品性能。

需要說明的是，上述內容屬于發明人的技術認知范疇，并不必然構成現有技術。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術所存在的問題，通過提供一種CDs/TPU熒光納米復合材料制備方法，其具有用溶劑量少、無需后續脫除、制備工藝簡單、節能環保和性能優異等優點。

本發明通過采取以下技術方案實現上述目的：

一種CDs/TPU熒光納米復合材料制備方法，包括以下步驟：

(1)將固態碳量子點溶解于良溶劑中得到碳量子點溶液；

(2)將步驟(1)中得到的碳量子點溶液導入多元醇中，攪拌混合均勻，得到混合物；

(3)向步驟(2)中得到的混合物中添加異氰酸酯，油浴恒溫反應2～4h后，在快速攪拌的同時先后添加催化劑和擴鏈劑，持續攪拌直至出現凝膠化現象，得到產物A；

(4)將步驟(3)中得到的產物A傾倒在涂抹有脫模劑的預熱托盤中，然后進行熟化得到產物B；

(5)將步驟(4)中得到的產物B模壓成型，制得碳量子點/熱塑性聚氨酯彈性體熒光納米復合材料樣品；

優選地，所述碳量子點的表面化學修飾有氨基或羥基。

優選地，所述多元醇、異氰酸酯和擴鏈劑的摩爾比為＝1:(2～4):(1～3)，固態碳量子點的質量為多元醇、異氰酸酯和擴鏈劑質量和的0.5～2wt％，催化劑的質量為多元醇、異氰酸酯和擴鏈劑質量和的0.03％。