[發明專利]一種高導熱的石墨烯原位接枝聚氨酯彈性體及其制法

在審

• 申請號: 202011478414.7
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112592489A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 黃衛兵
• 申請（專利權）人: 嘉興市嘉譽科技有限公司
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00;C08G18/66;C08G18/67;C08G18/42;C08G18/32
• 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石墨烯原位接枝聚氨酯彈性體，氯丙基化石墨烯的氯原子與疊氮化鈉反應，得到疊氮化石墨烯，以二炔基二醇衍生物作為二醇小分子擴鏈劑，成功引入到聚氨酯的支鏈中，得到側鏈含炔基的聚氨酯，以抗壞血酸鈉作為點擊反應催化劑，使疊氮化石墨烯得疊氮基團與聚氨酯側鏈的炔基進行點擊化反應，生成三氮唑基團，使石墨烯通過三氮唑基團的僑聯作用，有機結合到聚氨酯的側鏈中，改善了石墨烯與聚氨酯的界面相容性，分散均勻的石墨烯在聚氨酯中形成三維導熱網絡，提高了其導熱系數和導熱性能，石墨烯作為側鏈交聯位點，提高了聚氨酯彈性體的交聯度和拉伸強度等機械性能。

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石墨烯原位接枝聚氨酯彈性體及其制法。

背景技術

聚氨酯是一種常見的聚氨基甲酸酯類高分子材料，具有優異的力學性能和耐化學性能，硬度高、回彈性好，產品主要有聚氨酯塑料、聚氨酯涂料、聚氨酯橡膠彈性體等，其中聚氨酯彈性體由于其結構具有軟、硬兩個鏈段，因此可以通過對分子鏈進行設計，提高材料強度、韌性、耐磨性等綜合性能性能，同時具備橡膠的高彈性和塑料的剛性，在建筑業、汽車制造業、航空航天工業等領域具有重要的應用，因此進一步提升聚氨酯彈性體的綜合性能成為研究熱點。

石墨烯是一種六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料，具有特殊的光學、電學、力學等特性，熱導率高，導電性好，力學性能優異，可以作為無機納米填料，與環氧樹脂、聚氨酯等有機高分子材料結合，提升材料的熱學、力學等整體性能，但是石墨烯與聚氨酯的界面相容性較差，并且石墨烯納米粒子之間具有較強的范德華力，導致石墨烯納米粒子容易在聚氨酯中發生團聚和堆積，從而影響材料的綜合性能和使用性能，因此對石墨烯進行表面改性成為研究熱點。

(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石墨烯原位接枝聚氨酯彈性體及其制法，使聚氨酯彈性體具有良好的導熱性能和機械強度。

(二)技術方案

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種高導熱的石墨烯原位接枝聚氨酯彈性體，所述高導熱的石墨烯原位接枝聚氨酯彈性體制備方法如下：

(1)在氮氣氛圍中，向反應瓶中加入N,N-二甲基聚酰胺溶劑和氧化石墨烯，置于超聲處理儀中，超聲分散均勻后，加熱至100-120℃，加入3-氯丙基三甲氧基硅烷，反應20-30h，使用蒸餾水和丙酮離心洗滌并干燥，制備得到氯丙基化石墨烯。

(2)在氮氣氛圍中，向反應瓶中加入N,N-二甲基聚酰胺溶劑和氯丙基化石墨烯，超聲分散均勻后加入疊氮化鈉、催化劑和助催化劑，加熱至90-120℃，反應24-36h，使用蒸餾水和丙酮離心洗滌并干燥，制備得到疊氮化石墨烯。

(3)在氮氣氛圍中，向反應瓶中加入甲苯二異氰酸酯和聚酯二元醇，加熱至75-85℃，反應2-3h，將溫度降至40-50℃，加入1,4-丁二醇、二月桂酸二丁基錫，反應30-60min，加入丙酮調節溶液粘度，再加入二炔基二醇衍生物，升溫至70-80℃，反應2-4h，制備得到側鏈含炔基聚氨酯。

(4)在氮氣氛圍中，向反應瓶中加入N,N-二甲基聚酰胺溶劑和疊氮化石墨烯，超聲分散均勻后加入側鏈含炔基聚氨酯、點擊反應催化劑和促進劑，勻速攪拌反應10-20h，將溶液真空干燥除去溶劑，固體產物使用蒸餾水離心洗滌并干燥，產物倒入模具中，在平板硫化機中進行加壓熟化和高溫熟化過程，制備得到高導熱的石墨烯原位接枝聚氨酯彈性體。

優選的，所述步驟(1)中的超聲處理儀包括超聲器，超聲處理儀內部設置有水浴槽，水浴槽內部下方設置有加熱片，水浴槽上方活動連接有頂蓋，頂蓋下方固定連接有支撐桿，支撐桿固定連接有夾板，夾板活動連接有反應瓶。

優選的，所述步驟(1)中的氧化石墨烯和3-氯丙基三甲氧基硅烷的質量比為10:10-30。