一种改性氧化石墨烯/热塑性聚氨酯复合材料及其制备方法技术

技术编号：40608670 阅读：5 留言：0更新日期：2024-03-12 22:15

本发明专利技术提供了一种改性氧化石墨烯/热塑性聚氨酯复合材料及其制备方法，属于聚氨酯复合材料技术领域。本发明专利技术首先将氧化铝晶须、氧化石墨烯分散于水中，之后顺次进行超声处理、冷冻干燥，得到氧化铝晶须/氧化石墨烯共混物；再将氧化铝晶须/氧化石墨烯共混物、四乙烯五胺分散于水中，用碱调整分散体系的pH值后进行反应，得到改性氧化石墨烯；最后顺次将改性氧化石墨烯、热塑性聚氨酯混合于N,N‑二甲基甲酰胺中进行反应，之后进行热压，即可得到改性氧化石墨烯/热塑性聚氨酯复合材料。本发明专利技术采用改性氧化石墨烯能够大大提高热塑性聚氨酯复合材料的拉伸强度、断裂伸长率以及抗弯强度，并且能够显著降低热塑性聚氨酯的磨损量。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及聚氨酯复合材料，尤其涉及一种改性氧化石墨烯/热塑性聚氨酯复合材料及其制备方法。

技术介绍

1、热塑性聚氨酯(tpu)由聚酯二元醇、二异氰酸酯和低分子量二醇聚合而成，是一类兼具橡胶和塑料特性的弹性体，既具有橡胶的特性，如弹性好、耐磨性及耐油性优异，又具有塑料的加工工艺特性，可以像一般热塑性塑料通过注塑、挤出、模压和压延的方式加工成型，同时具有良好的生物相容性，因此被广泛应用于医学、包装、汽车内饰等领域。然而，tpu依然存在一些不足，比如耐热性能不好、力学性能偏低、阻燃性能差等问题，已经难以满足市场的需求。因此，提供一种改性氧化石墨烯/热塑性聚氨酯复合材料及其制备方法，提高热塑性聚氨酯的力学性能具有重要意义。

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种改性氧化石墨烯/热塑性聚氨酯复合材料及其制备方法，以解决现有技术中热塑性聚氨酯力学性能偏低的问题。

2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：

3、本专利技术提供一种改性氧化石墨烯/热塑性聚氨酯复合材料的制备方法，包括如下步骤：

4、(1)将氧化铝晶须、氧化石墨烯分散于水中，之后顺次进行超声处理、冷冻干燥，得到氧化铝晶须/氧化石墨烯共混物；

5、(2)将氧化铝晶须/氧化石墨烯共混物、四乙烯五胺分散于水中，用碱调整分散体系的ph值后进行反应，得到改性氧化石墨烯；

6、(3)顺次将改性氧化石墨烯、热塑性聚氨酯混合于n,n-二甲基甲酰胺中进行反应，之后

7、作为优选，所述步骤(1)中，氧化铝晶须、氧化石墨烯和水的质量比为0.2～0.6：1：40～60。

8、作为优选，所述步骤(1)中，超声处理的功率为400～800w，超声处理的时间为6～12h；所述冷冻干燥的温度为-40～-10℃，冷冻干燥的时间为10～20h。

9、作为优选，所述步骤(2)中，氧化铝晶须/氧化石墨烯共混物、四乙烯五胺和水的质量比为1：3～10：200～300。

10、作为优选，所述步骤(2)中，调整后分散体系的ph值为8～9。

11、作为优选，所述步骤(2)中，反应的温度为120～160℃，反应的时间为2～6h。

12、作为优选，所述步骤(3)中，改性氧化石墨烯和热塑性聚氨酯的质量比为0.1～3：100；改性氧化石墨烯和n,n-二甲基甲酰胺的质量体积比为0.1～3g：800～1200ml。

13、作为优选，所述步骤(3)中，反应的温度为60～100℃，反应的时间为3～5h。

14、作为优选，所述步骤(3)中，热压的温度为180～240℃，热压的压力为3～6mpa，热压的时间为30～60min。

15、本专利技术还提供一种上述制备方法制得的改性氧化石墨烯/热塑性聚氨酯复合材料。

16、本专利技术的有益效果：

17、(1)本专利技术将少量的氧化铝晶须分散于氧化石墨烯中，制得氧化铝晶须/氧化石墨烯共混物，之后再用四乙烯五胺对氧化铝晶须/氧化石墨烯共混物进行改性，得到改性氧化石墨烯，将改性氧化石墨烯和热塑性聚氨酯分散于溶剂中进行反应和热压制得改性氧化石墨烯/热塑性聚氨酯复合材料，能够大大提高热塑性聚氨酯复合材料的拉伸强度、断裂伸长率以及抗弯强度，并且能够显著降低热塑性聚氨酯的磨损量。

18、(2)本专利技术制得的改性氧化石墨烯/热塑性聚氨酯复合材料的拉伸强度为40.6～44.1mpa，断裂伸长率为713～768％，磨损量为21.5～26.1mm3，抗弯强度为528～586mpa。

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【技术保护点】

1.一种改性氧化石墨烯/热塑性聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，氧化铝晶须、氧化石墨烯和水的质量比为0.2～0.6：1：40～60。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，超声处理的功率为400～800W，超声处理的时间为6～12h；所述冷冻干燥的温度为-40～-10℃，冷冻干燥的时间为10～20h。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，氧化铝晶须/氧化石墨烯共混物、四乙烯五胺和水的质量比为1：3～10：200～300。

5.根据权利要求2或4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，调整后分散体系的pH值为8～9。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，反应的温度为120～160℃，反应的时间为2～6h。

7.根据权利要求4或6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，改性氧化石墨烯和热塑性聚氨酯的质量比为0.1～3：100；改性氧化

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，反应的温度为60～100℃，反应的时间为3～5h。

9.根据权利要求4或6或8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，热压的温度为180～240℃，热压的压力为3～6MPa，热压的时间为30～60min。

10.权利要求1～9任意一项所述的制备方法制得的改性氧化石墨烯/热塑性聚氨酯复合材料。

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【技术特征摘要】

1.一种改性氧化石墨烯/热塑性聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，氧化铝晶须、氧化石墨烯和水的质量比为0.2～0.6：1：40～60。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，超声处理的功率为400～800w，超声处理的时间为6～12h；所述冷冻干燥的温度为-40～-10℃，冷冻干燥的时间为10～20h。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，氧化铝晶须/氧化石墨烯共混物、四乙烯五胺和水的质量比为1：3～10：200～300。

5.根据权利要求2或4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，调整后分散体系的ph值为8～9。

6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：张恩铭，
申请(专利权)人：衢州职业技术学院，
类型：发明
国别省市：

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