[發明專利]一種導電導熱功能化碳納米管/TPU復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 202010071886.4
• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN111171280B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 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;C08G18/64;C08K9/04;C08K9/02;C08K3/04
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 饒文君;蔡學俊

1.一種導電導熱功能化碳納米管/TPU復合材料的制備方法，其特征在于：利用殼聚糖改性官能團化碳納米管得到功能化碳納米管，將其與TPU原料反應，合成導電導熱功能化碳納米管/TPU復合材料；

所述TPU原料包括異氰酸酯，大分子多元醇、擴鏈劑；所述異氰酸酯為4,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯，大分子多元醇為聚四亞甲基醚二醇，擴鏈劑為1,4-丁二醇；

所述功能化碳納米管占TPU原料總質量的0.25~1%；

所述導電導熱功能化碳納米管/TPU復合材料的制備方法包括以下步驟：

1)將4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯加入到已預熱達75℃并接有減壓真空脫水裝置的三口燒瓶中，待4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯熔化為透明液體后，用注射器取功能化碳納米管/DMF溶液加入至體系中，在減壓及機械攪拌條件下，75℃反應1h；

2)向步驟1）所述體系中加入已高溫脫水的聚四亞甲基醚二醇，保持減壓及機械攪拌條件，80℃反應3h；

3)向步驟2）所述體系中加入DMF，攪拌至體系均一無分層；

4)用注射器取1,4-丁二醇加入至步驟3）得到的體系中，并迅速滴加催化劑，在80℃下反應6h；

5)待反應結束后，將步驟4）所得到的產物傾倒至已預熱達50℃的模具中，放入50℃真空干燥箱中熟化8h；

6）再將溫度升至80℃真空干燥12h，即得所述導電導熱功能化碳納米管/TPU復合材料；所述功能化碳納米管/DMF溶液的制備方法包括以下步驟：

（1）官能團化碳納米管的制備：將碳納米管加入至H₂SO₄和HNO₃混合溶液中，油浴冷凝回流，500rpm磁力攪拌10h，冷卻至室溫后經抽濾、去離子水洗滌至pH=7，即得到官能團化碳納米管；

（2）功能化碳納米管的制備：將官能團化碳納米管加入至去離子水中，超聲分散1h，500rpm磁力攪拌條件下滴加冰乙酸，緩慢加入殼聚糖，30℃反應10h；再將得到的產物抽濾、洗滌至中性，-80℃冷凍干燥得到功能化碳納米管；

（3）功能化碳納米管/DMF溶液的制備：取功能化碳納米管加入至DMF中，在25℃、500rpm磁力攪拌條件下攪拌8h備用。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述TPU原料中4,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯，聚四亞甲基醚二醇，1,4-丁二醇的質量比為25：7.5：1。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟4）中所述催化劑為二醋酸二丁基錫和二月桂酸二丁基錫按1：9的質量比機械混合得到的復配催化劑，其用量為TPU原料總質量的0.4%。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（3）所述功能化碳納米管在DMF中的濃度為3.35-13.4 g/L。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述DMF為加入4A分子篩并放置于真空干燥器中處理后的除水DMF。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述聚四亞甲基醚二醇為白色蠟狀固體，平均分子量為2000，分子量分布范圍為1950~2050，羥值為54.7~57.5 mg KOH/g，酸值小于0.05 mg KOH/g，將其放置于110℃真空干燥箱中熔化為透明液體，高溫脫水2h備用；

所述4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯為MDI-100，其中2，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯含量低于2%；

所述1,4-丁二醇的羥值為1000~1200mg KOH/g，加入4A分子篩放置于80℃真空烘箱中備用。