[发明专利]高导热性热塑性聚氨酯复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高导热性热塑性聚氨酯复合材料及其制备方法。用环氧氯丙烷将GO表面环氧化，用KH550处理Al₂O₃得到氨基化的Al₂O₃，环氧化的GO与氨基化的Al₂O₃发生活泼氢的加成反应，再经葡萄糖在水热环境条件下还原得到功能助剂f‑Al₂O₃‑RHGO。功能助剂f‑Al₂O₃‑RHGO结合了GO和Al₂O₃的导热优点，同时氧化铝可以均匀的负载在环氧氧化石墨烯表面，且负载量更大。将功能助剂f‑Al₂O₃‑RHGO加入到热塑性聚氨酯的原位聚合中，可以有效的提高热塑性聚氨酯的导热性能，同时也为今后为开发高导热的热塑性聚氨酯提供了新的思路与探索，并在实际应用中预计具有巨大的社会经济效益。

技术领域

本发明属于热塑性聚氨酯复合材料领域，具体涉及一种高导热性热塑性聚氨酯复合材料及其制备方法。

背景技术

热塑性聚氨酯弹性体具有优异的综合性能，比如高耐磨性能、优异的力学性能等，因此热塑性聚氨酯优异的综合性能使得其在医疗卫生、工业等很多领域得到广泛应用。但是热塑性聚氨酯弹性体的耐老化性差、止滑性能差、耐热性差等缺点，限制了热塑性聚氨酯的应用与推广，同时随着科学的发展，科技的进步，人民生活要求的提高，我们需要进一步提高热塑性聚氨酯的性能以满足人民生产生活的要求。目前单一的热塑性聚氨酯已经很难满足生产生活的需要，为了得到更加优异的热塑性聚氨酯材料，克服聚氨酯存在的缺点，可以通过在热塑性聚氨酯的合成过程中加入功能助剂以得到优异的满足需求的热塑性聚氨酯复合材料。

氧化石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。氧化石墨烯是一种通过氧化石墨得到的层状材料。氧化石墨烯表面含有大量的含氧官能团，包括羟基、环氧官能团、羧基等。可以通过接枝其他分子，赋予氧化石墨烯更多的性能。

发明内容

本发明公开了一种高导热性热塑性聚氨酯复合材料的制备方法：在碱性条件下用环氧氯丙烷将GO表面环氧化；KH550处理Al₂O₃得到氨基化的Al₂O₃；环氧化的GO与氨基化的Al₂O₃在加热和碱性环境下发生活泼氢的加成反应，以化学键的方式连接在一起，增加了氧化铝的负载量，使得氨基化的Al₂O₃均匀的负载在环氧GO的表面；再经葡萄糖在水热环境条件下还原得到功能助剂f- Al₂O₃-RHGO，葡萄糖绿色、高效。将功能助剂f- Al₂O₃-RHGO加入到TPU的原位聚合反应中，制备得到f- Al₂O₃-RHGO/TPU复合材料，可用于要求高导热性能的TPU材料中，预计有巨大的应用价值。

所述高导热性热塑性聚氨酯复合材料的制备方法，具体步骤如下：

1）氧化石墨烯的制备：将1g石墨溶于40mL浓硫酸中，放置在磁力搅拌器中搅拌均匀，在2小时内少量多次分批次加入称量好的4g高锰酸钾；加热至40℃中温搅拌2h，缓慢滴加80ml去离子水后升温至80℃，缓慢滴加过氧化氢溶液观察至无气泡时停止滴加，再加入20ml 5wt%盐酸搅拌一段时间以后反应结束；用去离子水清洗，离心至中性，冻干后制得氧化石墨烯；

2）环氧GO（EGO）的制备：将步骤1）制得的氧化石墨烯（GO）加入到100ml，PH＝11的氢氧化钠溶液中超声0.5h，用磁子搅拌器搅拌0.5h的同时加热升温至60℃，加入10ml环氧氯丙烷继续加热搅拌8h，用去离子水离心至澄清，冷冻干燥，制得产物EGO；