一种利用羟基化碳纳米管改性的聚氨酯弹性及其的制备方法技术

本发明专利技术提供一种利用羟基化碳纳米管改性的聚氨酯弹性体及其制备方法，该包括聚氨酯弹性体以下重量份的组分：A组分：大分子多元醇50～80份；多异氰酸酯10～20份；肟类封闭剂1.5～7.5份；催化剂0.1～0.5份；B组分：羟基化碳纳米管3～5份；分散剂1～2份。本发明专利技术采用的羟基化碳纳米管表面含有可与异氰酸根反应的羟基基团，解决碳纳米管与聚氨酯之间相容性差的问题，以碳纳米管作为交联剂，增强聚氨酯弹性体机械性能和热稳定性，同时赋予聚氨酯弹性体导电和导热性。

Polyurethane elastomer modified by hydroxyl carbon nanotube and preparation method thereof

The invention provides a polyurethane elastomer by hydroxylation modification of carbon nanotubes and its preparation method, which comprises the polyurethane elastomer the following components by weight: A components: high molecular polyol from 50 to 80; 10 to 20 portions of isocyanate; oxime 1.5 sealant - 7.5; catalytic agent 0.1 - 0.5; B group: hydroxylation of carbon nanotubes from 3 to 5; 1 to 2 portions of dispersant. The invention adopts the hydroxylated surface of carbon nanotubes containing hydroxyl groups and isocyanate reaction, solve the problem of poor compatibility between carbon nanotubes and polyurethane, using carbon nanotubes as crosslinking agent, enhance the mechanical properties of polyurethane elastomer and thermal stability, while giving the polyurethane elastomer electrical and thermal conductivity.

【技术实现步骤摘要】
一种利用羟基化碳纳米管改性的聚氨酯弹性及其的制备方法
本专利技术涉及聚氨酯弹性体
，具体公开了一种利用羟基化碳纳米管改性的聚氨酯弹性体及其制备方法。
技术介绍
聚氨酯弹性体是一种具有优异的耐磨、耐油、耐撕裂、高强和高弹等性能的合成高聚物，杨氏模量介于橡胶和塑料之间，被广泛应用于国防工业、轻纺工业、交通轨道、油田矿山和医疗器械等领域。由于组成聚氨酯弹性体化学结构的热分解温度较低，造成聚氨酯弹性体存在热稳定性差、软化温度低等缺点，并且随着社会的发展，应用领域对聚氨酯弹性体的性能有着更高的需求，需要对聚氨酯弹性体的性能进行提高以适应市场要求。碳纳米管是一种一维的碳材料，其长径比可高达1000以上，碳纳米管中的化学键完全由SP2杂化的C—C键组成，SP2杂化的C—C键结构比金刚石中的SP3杂化的C—C键更强，碳纳米管的机械性能高于现存的所有材料，理论和实验证明，碳纳米管的杨氏模量高达1.2TPa，拉伸强度达到50～200GPa，因此碳纳米管是地球上现存的最强的最坚硬的材料，除此之外，碳纳米管具有优异电性能和热性能。利用碳纳米管优异的机械和物理性能，将其加入到聚氨酯弹性体中作为增强材料，不仅可以显著提高聚氨酯弹性体的机械性能和热稳定性，还可以赋予聚氨酯弹性体导电和导热的性能，大大拓展聚氨酯弹性体的应用领域。由于碳纳米管表面极性基团少，在加工过程中难以分散并且碳纳米管和聚氨酯弹性体之间的界面相互作用力很大，导致二者相容性差，获得的聚氨酯弹性体易于开裂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种利用羟基化碳纳米管改性的聚氨酯弹性体及其制备方法，该。为了实现以上目的及其他目的，本专利技术是通过包括以下技术方案实现的：一种利用羟基化碳纳米管改性的聚氨酯弹性体，包括以下重量份的组分：A组分：B组分：羟基化碳纳米管3～5份；分散剂1～2份。优选地，所述利用羟基化碳纳米管改性的聚氨酯弹性体由以下重量份的组分组成：A组分：B组分：羟基化碳纳米管3～5份；分散剂1～2份。优选地，所述羟基化碳纳米管为表面羟基化碳纳米管，所述羟基化碳纳米管中羟基的重量含量为4.5-6.5％。更优选地，所述羟基化碳纳米管中羟基的重量含量为5.5-5.7％。优选地，所述羟基化碳纳米管的为苏州恒球石墨烯有限公司HQNANO-CNTs-006H。优选地，所述大分子多元醇包括聚醚多元醇和聚酯多元醇中任意一种或者两种。更优选地，所述聚醚多元醇选自聚氧化丙烯醚二醇和聚四氢呋喃二醇的一种或两种，聚酯多元醇包括聚已二酸乙二醇酯、聚已二酸乙二醇丙二醇酯、聚已二酸丁二醇酯和聚已内酯的一种或者多种。优选地，所述多异氰酸酯包括二苯基甲烷二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的任意一种或者两种。优选地，所述肟类封闭剂包括甲乙酮肟和环已酮肟中的任意一种或者两种。优选地，所述催化剂包括有机锌化合物、有机锡化合物、有机碱金属盐、叔胺及其盐化合物中任意一种或多种。更优选地，所述有机锌化合物选自异辛酸锌、辛酸锌和乙酰丙酮锌中任意一种；所述有机锡化合物选自二丁基月桂酸锡和辛酸亚锡中任意一种；所述有机碱金属盐为乙酸钠。优选地，所述分散剂为聚丙烯酸铵盐分散剂。本专利技术还公开一种制备如上述所述的利用羟基化碳纳米管改性的聚氨酯弹性体的方法，将大分子多元醇、多异氰酸酯及肟类封闭剂在催化剂的作用下的原位聚合，得到封闭型聚氨酯预聚体，然后将羟基化碳纳米管分散在封闭型聚氨酯预聚体，进行再次聚合，得到利用羟基化碳纳米管改性的聚氨酯弹性体。优选地，利用羟基化碳纳米管改性的聚氨酯弹性体的制备方法包括以下步骤：1)按照重量份数将所述大分子多元醇投入反应釜内，在100～110℃下真空脱水1.5-2.5h，然后降温至45-55℃；2)按照重量份数加入所述多异氰酸酯和所述催化剂，搅拌升温至85-95℃，反应2-5h，然后降温至45-55℃；3)按照重量份数向反应釜中加入肟类封闭剂，搅拌升温至65-75℃，反应3-6h，得到封闭型聚氨酯预聚体；4)按照重量份数将将所述羟基化碳纳米管和所述分散剂投入所述封闭型聚氨酯预聚体内，混合均匀，注入模具中，在120-190℃下成型0.5-3h，在35-50℃下保温1-3h，得到利用羟基化碳纳米管改性的聚氨酯弹性体。优选地，步骤1)至步骤4)中的搅拌转速为600-800r/min。综上所述，本专利技术提供一种利用羟基化碳纳米管改性的聚氨酯弹性体及其制备方法，本专利技术的有益效果：本专利技术采用的羟基化碳纳米管表面含有可与异氰酸根反应的羟基基团，解决碳纳米管与聚氨酯之间相容性差的问题，以碳纳米管作为交联剂，增强聚氨酯弹性体机械性能和热稳定性，同时赋予聚氨酯弹性体导电和导热性。并且，在使用之前本专利技术以A、B两种组分进行贮存，避免封闭型聚氨酯预聚体与羟基化碳纳米管发生聚合反应，提高贮存时间。具体实施方式下面结合实施例进一步阐述本专利技术。应理解，实施例仅用于说明本专利技术，而非限制本专利技术的范围。实施例1一种利用羟基化碳纳米管改性的聚氨酯弹性体，以重量计，包括以下组分：A组分：聚氧化丙烯醚二醇50份；异佛尔酮二异氰酸酯10份；环已酮肟2.3份；催化剂0.1份。B组分：羟基化碳纳米管3份；分散剂1份。制备方法包括以下步骤：(1)将50份聚氧化丙烯醚二醇投入反应釜，在100℃下真空脱水2h，降温至50℃；(2)向反应釜中投入10份异佛尔酮二异氰酸酯、0.1份异辛酸锌，搅拌升温至90℃反应3h，降温至50℃；(3)向反应釜中投入2.3份环已酮肟，搅拌升温至70℃反应5h，得到封闭型聚氨酯预聚体；(4)将步骤(3)获得的封闭型聚氨酯预聚体与3份羟基化碳纳米管、1份分散剂混合均匀，注入模具中，150℃成型1h，50℃保温2h，得到利用羟基化碳纳米管改性的聚氨酯弹性体。实施例2一种利用羟基化碳纳米管改性的聚氨酯弹性体，以重量计，包括以下组分：A组分：聚四氢呋喃二醇70份；二苯基甲烷二异氰酸酯17.5份；甲乙酮肟3份；催化剂0.2份。B组分：羟基化碳纳米管4份；分散剂2份。制备方法包括以下步骤：(1)将70份聚四氢呋喃二醇投入反应釜，在110℃下真空脱水2h，降温至50℃；(2)向反应釜中投入17.5份二苯基甲烷二异氰酸、0.2份乙酰丙酮锌，搅拌升温至80℃反应3h，降温至50℃；(3)向反应釜中投入3份甲乙酮肟，搅拌升温至70℃反应4h，得到封闭型聚氨酯预聚体；(4)将步骤(3)获得封闭型聚氨酯预聚体与4份羟基化碳纳米管、2份分散剂混合均匀，注入模具中，130℃成型2h，40℃保温2h，得到利用羟基化碳纳米管改性的聚氨酯弹性体。实施例3一种利用羟基化碳纳米管改性的聚氨酯弹性体，以重量计，包括以下组分：A组分：聚已二酸乙二醇酯80份；异佛尔酮二异氰酸酯18份；甲乙酮肟3.5份；催化剂0.2份。B组分：羟基化碳纳米管3份；分散剂2份。其制备方法包括以下步骤：(1)将80份聚已二酸乙二醇酯投入反应釜，在110℃下真空脱水2h，降温至50℃；(2)向反应釜中投入18份异佛尔酮二异氰酸酯、0.2份辛酸亚锡，搅拌升温至90℃反应3h，降温至50℃；(3)向反应釜中投入3.5份甲乙酮肟，搅拌升温至70℃反应4h，得到封闭型聚氨酯预聚体；(4)将(3)获得封闭型聚氨酯预聚体与3份羟基化碳纳米管、2份分散剂混合均匀，注入模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用羟基化碳纳米管改性的聚氨酯弹性体，其特征在于，包括以下重量份的组分：A组分：

【技术特征摘要】
1.一种利用羟基化碳纳米管改性的聚氨酯弹性体，其特征在于，包括以下重量份的组分：A组分：B组分：羟基化碳纳米管3～5份；分散剂1～2份。2.如权利要求1所述的利用羟基化碳纳米管改性的聚氨酯弹性体，其特征在于：所述利用羟基化碳纳米管改性的聚氨酯弹性体由以下重量份的组分组成：A组分：B组分：羟基化碳纳米管3～5份；分散剂1～2份。3.如权利要求1或2所述的利用羟基化碳纳米管改性的聚氨酯弹性体，其特征在于：所述羟基化碳纳米管为表面羟基化碳纳米管，所述羟基化碳纳米管中羟基的重量含量为4.5-6.5％。4.如权利要求1或2所述的利用羟基化碳纳米管改性的聚氨酯弹性体，其特征在于：所述大分子多元醇包括聚醚多元醇和聚酯多元醇中任意一种或者两种；和/或，所述多异氰酸酯包括二苯基甲烷二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯的任意一种或者两种。5.如权利要求1或2所述的利用羟基化碳纳米管改性的聚氨酯弹性体，其特征在于：所述肟类封闭剂包括甲乙酮肟和环已酮肟中的任意一种或者两种。6.如权利要求1或2所述的利用羟基化碳纳米管改性的聚氨酯弹性体，其特征在于：所述催化剂包括有机锌化合物、有机锡化合物、有机碱金属盐、叔胺及其盐化合物中任意一种或多种。7.如权利要求1或2所述的利用羟基化碳纳米管改性的聚氨酯弹性体，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭文鹤，赵春娥，戴家兵，李维虎，冯林林，汪飞，
申请(专利权)人：合肥科天水性科技有限责任公司，兰州科天水性高分子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34