[發明專利]一種高強度的石墨烯改性聚氨酯導電材料及其制法

在審

• 申請號: 202010516161.1
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111620997A
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 林多爐
• 申請（專利權）人: 林多爐
• 主分類號: C08G18/76
• 分類號: C08G18/76;C08G18/66;C08G18/42;C08G18/34;C08G18/12;C08G18/32;C08K9/06;C08K9/04;C08K3/04;B01J19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及聚氨酯技術領域，且公開了一種高強度的石墨烯改性聚氨酯導電材料，包括以下配方原料及組分：功能化石墨烯、二苯甲烷二異氰酸酯、聚酯二元醇、二月桂酸二丁基錫、2,2?二羥甲基丙酸、1,4?己二醇。該一種高強度的石墨烯改性聚氨酯導電材料，聚多巴胺的氨基與環氧化石墨烯的環氧基發生開環反應，聚多巴胺的羥基再與3?氨基丙基三乙氧基硅烷反應，得到功能化石墨烯，功能化石墨烯大量的氨基與聚氨酯鏈端的異氰酸酯基團反應，實現石墨烯化學共價接枝聚氨酯，并且功能化石墨烯中聚多巴胺與聚氨酯具有很強的氫鍵締合作用，提高了石墨烯與聚氨酯的相容性，增強了聚氨酯材料的拉伸強度，并且賦予了聚氨酯優異的導電性能。

技術領域

本發明涉及聚氨酯技術領域，具體為一種高強度的石墨烯改性聚氨酯導電材料及其制法。

背景技術

聚氨酯可以分為軟質聚氨酯和硬質聚氨酯，軟質聚氨酯具有熱塑性的線性結構，耐化學性、回彈性和力學性能優異，隔熱、隔音和抗震性能良好，廣泛應用與隔音、包裝和過濾材料等，硬質聚氨酯質地輕、隔音效果和絕熱性能優越、電性能良好并且易于加工，它主要用于建筑、航空工業、保溫隔熱的結構材料。

但是傳統的聚氨酯材料拉伸強度和斷裂強度等機械性能不高，并且聚氨酯的電阻率較大，導電性能不高，限制了聚氨酯材料的使用和實際應用，石墨烯是一種二維碳納米材料，具有優異的光學、電學、力學等特性，可以將石墨烯與聚氨酯復合，來增強聚氨酯材料的機械性能和導電性，但是石墨烯納米粒子之間的范德華力較大，并且石墨烯與聚氨酯的相容性不好，導致石墨烯與在聚氨酯中分散不具有，很容易發生團聚的現象，很難有效地提高聚氨酯材料的拉伸強度和導電性能。

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種高強度的石墨烯改性聚氨酯導電材料及其制法，解決了聚氨酯的拉伸強度和導電性能較差的問題，同時解決了石墨烯與聚氨酯相容性不好的問題。

(二)技術方案

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種高強度的石墨烯改性聚氨酯導電材料，包括以下原料及組分：功能化石墨烯、二苯甲烷二異氰酸酯、聚酯二元醇、二月桂酸二丁基錫、2,2-二羥甲基丙酸、1,4-己二醇，質量比為0.1-0.8:10:13-18:0.001-0.01:0.2-0.6:0.4-1。

優選的，所述功能化石墨烯制備方法如下：

(1)向反應瓶中加入質量分數≥95％的濃硫酸作為溶劑，在0-5℃下加入石墨粉和硝酸鈉，緩慢加入高錳酸鉀，勻速攪拌進行活化過程，將反應瓶置于恒溫油浴鍋中，加熱至30-40℃，勻速攪拌進行反應過程，向反應瓶中加入蒸餾水將濃硫酸質量分數稀釋至30-40％，將溫度升至90-100℃，勻速攪拌進行高溫氧化過程，將溶液加入蒸餾水進行稀釋并冷卻至室溫，加入雙氧水中和高錳酸鉀，過濾除去溶劑，使用蒸餾水離心洗滌固體產物，并進行透析除雜和冷凍干燥過程，制備得到高環氧基含量的環氧化石墨烯。

(2)向反應瓶中蒸餾水和Tris-HCl緩沖液，調節溶液pH為8-9，加入環氧化石墨烯，超聲分散均勻后加入鹽酸多巴胺，在20-40℃勻速攪拌反應10-20h，將溶液過濾除去溶劑，使用蒸餾水和丙酮洗滌固體產物，并充分干燥，制備得到聚多巴胺接枝石墨烯。

(3)向反應瓶中加入乙醇溶劑和聚多巴胺接枝石墨烯，超聲分散均勻后加入3-氨基丙基三乙氧基硅烷，勻速攪拌反應5-10h，將溶液過濾除去溶劑使用乙醇洗滌固體產物，并充分干燥，制備得到功能化石墨烯。

優選的，所述步驟(1)中的石墨粉、硝酸鈉和高錳酸鉀的質量比為1:0.4-0.6:1.2-1.8。

優選的，所述步驟(1)中的活化過程時間為3-8min，反應過程時間為10-15min，高溫氧化過程時間為2-5min。