[發明專利]一種高導熱的碳納米管交聯改性聚氨酯彈性體及制備方法

在審

• 申請號: 202011401466.4
• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號: CN112521582A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 吳敏
• 申請（專利權）人: 桐鄉市璟祥新材料科技有限公司
• 主分類號: C08G18/76
• 分類號: C08G18/76;C08G18/42;C08K9/04;C08K9/02;C08K3/04
• 代理公司: 嘉興倍創專利代理事務所(普通合伙) 33395
• 代理人: 周闖

本發明涉及聚氨酯技術領域，且公開了一種高導熱的碳納米管交聯改性聚氨酯彈性體，以巰基功能化碳納米管作為化學交聯位點，在三乙胺的催化作用下，使聚氨酯預聚體的端異氰酸酯基團與碳納米管表面的巰基進行點擊化反應，進一步通過熱壓熟化過程，得到碳納米管交聯改性的聚氨酯彈性體，將碳納米管與聚氨酯通過化學共價鍵有機結合，改善了碳納米管與聚氨酯的界面親和性和相容性，避免了碳納米管納米粒子之間的團聚和結塊，力學性能優異的碳納米管作為化學交聯位點，提高了聚氨酯的斷裂伸長率和拉伸強度等機械強度，碳納米管在聚氨酯基體中形成三維導熱網絡，提高了導熱系數和導熱性能。

技術領域

本發明涉及聚氨酯技術領域，具體為一種高導熱的碳納米管交聯改性聚氨酯彈性體及制備方法。

背景技術

聚氨酯樹脂是一種重要的合成樹脂，具有硬度范圍寬、強度高、耐磨性好、拉伸強度高和斷裂伸長率大、并且耐油性和耐化學性穩定，損同時容易成型加工和性能可控的優點，因此聚氨酯產品種類多樣，聚氨酯泡沫、聚氨酯塑料、聚氨酯彈性體、聚氨酯涂料等。

其中聚氨酯彈性體結構具有軟、硬個鏈段，因此可以對聚氨酯分子鏈進行設計，增強材料的強度、韌性等機械強度和力學性能，聚氨酯彈性體被稱為被稱為耐磨橡膠，同時具備橡膠的高彈性和塑料的剛性的特點，應用更為廣泛，在交通運輸、建筑材料、機械制造、家具家電等諸多領域具有廣泛的應用，因此需要進一步通過聚氨酯彈性體的機械強度和導熱性等綜合性能，碳納米管是一種一維碳納米材料，具有獨特的力學性能、熱學性能和光學性質，是一種廣泛應用在環氧樹脂、聚氨酯等高分子材料中的納米填料，可以增強高分子材料的綜合性能，但是碳納米管與聚氨酯的界面親和性較差，并且碳納米管納米粒子之間的范德華力較大，容易發生團聚和結塊，從而影響了聚氨酯材料的性能，因此對碳納米管進行改性，提高與聚氨酯的界面親和性和分散性，避免在聚氨酯基體中分散團聚成為研究難點。

(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導熱的碳納米管交聯改性聚氨酯彈性體及制備方法，解決了碳納米管與聚氨酯彈性體的界面親和性和分散性很差，容易發生團聚的問題。

(二)技術方案

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種高導熱的碳納米管交聯改性聚氨酯彈性體，所述高導熱的碳納米管交聯改性聚氨酯彈性體的制備方法如下：

(1)向燒杯中加入蒸餾水溶劑、硫酸亞鐵和碳納米管，在超聲分散機中超聲至均勻分散，緩慢滴加過氧化氫溶液，室溫反應3-6h，離心分離、稀鹽酸和蒸餾水洗滌干凈，得到羥基化碳納米管。

(2)向燒杯中加入甲苯溶劑和羥基化碳納米管，超聲至均勻分散，再加入巰基乙酸和酯化催化劑，在氮氣氛圍下，加熱至100-120℃，反應24-48h，離心分離、蒸餾水和乙醇洗滌干凈，得到巰基功能化碳納米管。

(3)向燒杯中加入二苯基甲烷二異氰酸酯、分子量為2000-3000g/mol的聚己內酯二元醇和催化劑二月桂酸二丁基錫，在氮氣氛圍中加熱至80-90℃，反應1-2h，得到異氰酸酯封端的聚氨酯預聚體。

(4)向甲苯溶劑中加入異氰酸酯封端的聚氨酯預聚體和巰基功能化碳納米管，再加入促進劑三乙胺，加熱至30-50℃，反應6-12h，減壓蒸餾除去溶劑，使用蒸餾水洗滌干凈、熱壓熟化，得到高導熱的碳納米管交聯改性聚氨酯彈性體。

優選的，所述步驟(1)中的硫酸亞鐵、碳納米管和過氧化氫的質量比為100:30-60:120-250。

優選的，所述步驟(1)中的超聲分散機包括超聲波振動部件、超聲分散機內部設置有超聲室、超聲室底部設置有加熱片，超聲室下方固定連接有支撐柱，超聲室內部固定連接有伸縮鉸鏈，伸縮鉸鏈上方固定連接有移動桿，移動桿上方與載物臺固定連接，載物臺上方設置有燒杯。