[发明专利]一种制备高强度改性聚氨酯复合材料的方法及产品

说明书

本发明涉及一种制备高强度改性聚氨酯复合材料的方法：以含苯环的多羟基苯酐聚酯多元醇作为合成高粘度聚氨酯的单体，同时在聚合反应过程中加入少量二羟基笼形低聚倍半硅氧烷共同反应，在聚氨酯进行初步预聚合反应之后，加入含极性基团氰基的扩链剂N‑(2‑氰乙基)二乙醇胺进行扩链反应。为进一步改善聚氨酯复合粘合剂的抗拉伸强度等力学性能以及抗静电能力，形成复合材料的内部三维网状结构，将已氧化的碳纳米管通过聚氨酯末端残留异氰酸酯基接枝到POSS/聚氨酯材料当中，最终达到合成一种综合性能优越的高强度聚氨酯复合材料。

技术领域

本发明属于高分子复合材料领域，涉及一种高强度改性聚氨酯复合材料及其制备方法。

背景技术

聚氨酯胶粘剂（简称PU胶）具有优良的粘接性、柔韧性、耐油、耐冲击、耐磨、耐低温等特性；其品种繁多，分子结构可调性强，粘接适用范围广，自德国Bayer公司工业化六十多年来，得到了迅速的发展。通用型PU胶是我国应用广泛的聚氨酯胶粘剂，代表性产品是PU101胶。一般以聚己二酸乙二醇酯等与甲苯二异氰酸酯反应制得端羟基PU树脂溶于有机溶剂为主成分；以三羟甲基丙烷与甲苯二异氰酸酯加成物的醋酸乙酯溶液为固化剂；其可将金属、塑料、织物等不同材料较好的的粘接起来。然而其普遍存在有粘结强度不够，耐热性差，易老化，抗化学腐蚀性能力弱，不具抗静电能力等不足，随着人们生活水平的提高，市场上对于粘合剂的性能要求越来越高，研发制备一种综合性能优异的高强度聚氨酯粘合剂以满足市场需求具有重大意义。

苯酐聚酯多元醇属于芳烃聚酯多元醇，同一般聚酯或聚醚多元醇相比，其由于在分子结构中引入了苯环，从而在较大程度上提高了聚氨酯粘合剂的强度，由其制备的胶黏剂具有阻燃性、刚性和耐化学腐蚀的优良性能，能够应用于包括金属与热绝缘材料、塑料与热绝缘材料以及金属与塑料等复合粘结（冯涛，韩胜利，杨足明，贾云龙，苯酐聚酯多元醇制备高强度聚氨酯胶粘剂，粘结，2012,11(3),42-44）。

聚氨酯中的大分子多元醇结构、异氰酸酯种类、小分子扩链剂类型等都影响了聚氨酯的粘结能力，氰基( -CN) 为强极性基团，有利于形成氢键作用，研究表明在聚氨酯结构中引入氰基可明显提高聚氨酯粘合材料的粘结能力（张霁，许飞，戴家兵，极性基团(-CN)对水性聚氨酯涂料附着力的影响，上海涂料，2012,50（6）,10-13）。

POSS热稳定性好、单分散性良好且密度低，是具有广泛应用前景的有机-无机化合物。通过其结构上的单个或多个可反应性官能团进行表面改性、接枝及聚合反应，制备POSS基纳米复合材料，达到提高材料的热性能、阻燃和抗氧化性能等目的。相比于传统的填充剂材料，向聚合物体系中加入很少量的POSS便会使复合材料的性能得到明显提高。

碳纳米管作为纳米尺寸的碳材料,具有极大的比表面积、良好的导电性以及优秀的机械性能等特性。碳纳米管/高分子复合材料形成三维网状结构, 选择合适的方法制备出碳纳米管复合材料，通过它们之间的协同效应，使其表现出比任意一种单一材料更加优异的性能，例如更好的各向同性导热性、各向同性导电性、三维空间微孔网络等特性。基于以上性质，使得碳纳米复合材料在很多领域有着极大的应用前景（Hongjie Dai ,CarbonNanotubes:Synthesis, Integration, and Properties，Acc. Chem. Res., 2002, 35(12), 1035-1044）。

发明内容

本研究的目的是解决目前聚氨酯粘合材料普遍存在的粘结强度不够，船舰等表面涂覆材料强度较差、耐热性差，易老化，抗化学腐蚀性能力弱，不具抗静电能力等问题，提供一种高效制备高强度改性聚氨酯复合材料的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种高强度改性聚氨酯复合材料制备的方法，包括以下步骤：

（1）先将原始碳纳米管加入到浓硫酸和浓硝酸的混合溶液中进行高温回流，然后用蒸馏水洗涤稀释至中性，抽滤后干燥，最后研磨得氧化碳纳米管粉末，备用；