[發(fā)明專利]一種碳點/聚氨酯泡沫熒光納米復合材料制備方法

有效

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• 申請日: 2020-02-13
• 公開（公告）號: CN111139071B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 白靜靜;秦振興;王玉龍;賀茂勇;李振中
• 申請（專利權(quán)）人: 太原工業(yè)學院
• 主分類號: C09K11/65
• 分類號: C09K11/65;C09K11/02
• 代理公司: 濟南魯科專利代理有限公司 37214
• 代理人: 姜月磊

本發(fā)明涉及功能高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種碳點/聚氨酯泡沫熒光納米復合材料制備方法。該制備方法包括：(1)將一定量的聚合物二元醇與二異氰酸酯攪拌混合均勻，恒溫反應，得到產(chǎn)物A；(2)向產(chǎn)物A中繼續(xù)添加剩余量的聚合物二元醇、催化劑、穩(wěn)泡劑和開孔劑，繼續(xù)恒溫反應，得到產(chǎn)物B；(3)向產(chǎn)物B中加入發(fā)泡劑，攪拌混合均勻后，靜置發(fā)泡，得到產(chǎn)物C；(4)將產(chǎn)物C進一步固化成型即得。上述方法避免了現(xiàn)有液態(tài)碳點需進行離心、透析、旋蒸和冷凍干燥等后處理操作；碳點以原位聚合方式引入到聚合物體系中，制得了性能優(yōu)異的碳點/聚氨酯泡沫熒光納米復合材料，操作簡便、快速、環(huán)保，提高了生產(chǎn)效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及功能高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種碳點/聚氨酯泡沫熒光納米復合材料制備方法。

背景技術(shù)

聚氨酯泡沫(PUF)作為一種節(jié)能材料，具有易于生產(chǎn)，性能可調(diào)及可重復使用等優(yōu)點，被廣泛用于建筑、運輸和家具等領(lǐng)域。PUF的發(fā)泡過程分為物理發(fā)泡和化學發(fā)泡。常見的物理發(fā)泡如二氧化碳、氮氣和碳氫化合物等。水是常用的化學發(fā)泡劑，可與異氰酸酯基團發(fā)生化學反應釋放CO₂氣體，形成泡孔結(jié)構(gòu)。水發(fā)泡過程不會釋放任何有毒氣體，也不會在聚合物中留下任何化學殘留物，被認為是一種環(huán)保的發(fā)泡工藝。

碳點(CDs)是碳納米材料家族中的新成員，以其優(yōu)異的水溶性、生物相容性和光致發(fā)光性能等，近年來引起了人們的極大關(guān)注，在熒光傳感、生物成像、LED、能量轉(zhuǎn)換和光催化等眾多領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應用前景。將納米粒子引入到聚合物基質(zhì)中是改善高分子材料已有性能以及賦予高分子材料新功能的極佳方法。

CDs/聚氨酯納米復合材料制備過程中，由于聚氨酯在逐步聚合反應中，原料異氰酸酯中基團-NCO對活潑氫非常敏感，因此反應原料必須嚴格禁水。然而，目前制得的CDs大多為水溶液體系，因此，在制備復合材料之前，需對水性CDs進行預處理，獲得固體碳點，再將其分散至聚合物中。通常，液體碳點的預處理涉及離心、透析、旋蒸、冷凍干燥和溶劑脫除等一系列繁瑣復雜的操作，而且還可能導致嚴重的環(huán)境污染問題。此外，由于固體碳點在聚合物基體中的分散性不好，容易引起團聚，影響了產(chǎn)物品質(zhì)。因此，現(xiàn)亟需一種簡捷、快速、環(huán)保的方式制備碳點/聚氨酯泡沫熒光納米復合材料，提高生產(chǎn)效率，拓寬材料應用領(lǐng)域范圍。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種碳點/聚氨酯泡沫熒光納米復合材料制備方法，將采用水熱法制得的CDs水溶液直接用以化學發(fā)泡，避免了現(xiàn)有液態(tài)碳點需進行離心、透析、旋蒸和冷凍干燥等后處理操作；碳點以原位聚合方式引入到聚合物體系中，制得了性能優(yōu)異的碳點/聚氨酯泡沫熒光納米復合材料，操作簡便、快速、環(huán)保，提高了生產(chǎn)效率，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種碳點/聚氨酯泡沫熒光納米復合材料制備方法，包括如下操作步驟：

(1)將一定量的聚合物二元醇與二異氰酸酯攪拌混合均勻，恒溫反應，得到產(chǎn)物A；

(2)向產(chǎn)物A中繼續(xù)添加剩余量的聚合物二元醇、催化劑、穩(wěn)泡劑和開孔劑，繼續(xù)恒溫反應，得到產(chǎn)物B；

(3)向產(chǎn)物B中加入發(fā)泡劑，攪拌混合均勻后，靜置發(fā)泡，得到產(chǎn)物C；

(4)將產(chǎn)物C進一步固化成型，即得。

步驟(3)所述發(fā)泡劑為CDs水溶液；所述發(fā)泡劑用量為每100份聚合物二元醇加3份CDs水溶液。

進一步的，所述CDs水溶液為水熱法制得的CDs水溶液；所述CDs水溶液的濃度為50-400mg/mL。

進一步的，步驟(1)恒溫反應溫度為80-90℃，反應時間2-4h。

進一步的，步驟(2)恒溫反應溫度為80-90℃，反應時間2-4h。