一种导热聚氨酯材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及聚氨酯材料技术领域，尤其涉及一种导热聚氨酯材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]聚氨酯弹性体具有高强度、高弹性、高伸长率的特点，并且具有优异的耐磨性、耐油性、耐撕裂性、耐化学品性，减震性能好，硬度的调节范围大，在许多领域获得广泛的应用，但聚氨酯弹性体在动态条件下产生较大的内生热，而聚氨酯弹性体的耐热性能较差，在高温条件下，力学性能下降明显，导致弹性体在动态、温度较高的条件下使用，其外形尺寸将发生改变，且硬度、强度和模量性能均下降，从而限制了聚氨酯弹性体在动态及高温工作条件下的应用。
【发明内容】
[0003]基于【背景技术】存在的技术问题，本发明提出了一种导热聚氨酯材料的制备方法，本发明导热快，机械强度高，耐热性好。
[0004]本发明提出的一种导热聚氨酯材料的制备方法，包括如下步骤:
[0005]S1、制备预聚体:将氧化石墨烯加入聚四氢呋喃醚二醇中，升温，超声分散均匀，干燥，调节温度，加入异佛尔酮二异氰酸酯和辛酸亚锡，保温搅拌，升温，保温搅拌，纯化，真空脱泡，升温得到预聚体；
[0006]S2、制备扩链剂:将2-溴-5-硝基-三氟甲基苯溶解于N-甲基吡咯烷酮中，加入碳酸钾、1，4- 丁二醇，升温，保温搅拌，纯化得到中间物料；将中间物料、乙醇、去离子水、还原铁粉混匀，滴加浓盐酸，升温，回流，纯化得到扩链剂；
[0007]S3、制备耐热导热聚氨酯:将扩链剂加入预聚体中，混匀，硫化得到耐热导热聚氨酯材料。
[0008]优选地，S1中，将氧化石墨烯加入聚四氢呋喃醚二醇中，升温至40_50°C，调节功率为300-500W，超声5-7h，升温至110-120°C，真空干燥2_3h，调节温度为40_50°C，加入异佛尔酮二异氰酸酯和辛酸亚锡，保温搅拌30-50min，升温至80_90°C，保温搅拌2_3h，升温至150-170°C，减压蒸出未反应的异佛尔酮二异氰酸酯，真空脱泡得到预聚体。
[0009]优选地，S1中，聚四氢呋喃醚二醇中-0H和异佛尔酮二异氰酸酯中-NC0的摩尔比为 1:4-6 ο
[0010]优选地，S1中，氧化石墨烯、辛酸亚锡和异佛尔酮二异氰酸酯的重量比为1-1.5:
0.4-0.6:100ο
[0011]优选地，S2中，将2-溴-5-硝基-三氟甲基苯溶解于Ν-甲基吡咯烷酮中，加入碳酸钾、1，4-丁二醇，升温至140-150°C，保温搅拌20-25h，过滤，取滤液减压蒸发Ν-甲基吡咯烷酮得到中间物料；将中间物料、乙醇、去离子水、还原铁粉混匀，以0.5-lml/min的速度滴加浓盐酸，升温至70-90°C，回流10-15h，过滤，取滤液减压蒸发乙醇，加入混合溶液重结晶，减压干燥得到扩链剂。
[0012]优选地，S2中，2-溴-5-硝基-三氟甲基苯、碳酸钾、1，4-丁二醇的重量比为3_3.5:1:0.5_0.7ο
[0013]优选地，S2中，中间物料、乙醇、去离子水、还原铁粉、浓盐酸的重量比为20-30:25-30:15-20:13-19:1_1.5。
[0014]优选地，S2中，混合溶剂为乙醇、乙醚、水组成的混合物，且乙醇、乙醚、水的体积比为 50-60:5-15:25-35。
[0015]优选地，S3中，将扩链剂熔融后加入预聚体中，升温至80-90°C，以500_600r/min的速度搅拌2-3min，升温至110-120°C，调节压力为12_14MPa，一次硫化20_40min，调节温度为100-110°C，二次硫化20-24h得到耐热导热聚氨酯材料。
[0016]优选地，S3中，预聚体和扩链剂的重量比为3-5:0.5-0.9。
[0017]上述S2中，N-甲基吡咯烷酮的作用是溶解2-溴-5-硝基-三氟甲基苯，混合溶液的作用是重结晶，不规定其用量，根据具体操作确定用量。
[0018]本发明选用的氧化石墨烯具有优异的热稳定性、机械性能和导热性，氧化石墨烯上的-0H可与异佛尔酮二异氰酸酯反应，一方面氧化石墨烯均匀的分散在聚四氢呋喃醚二醇中，与异佛尔酮二异氰酸酯反应，使反应生成的预聚体中均匀分散着氧化石墨烯，大大增加本发明的导热性和机械性能，另一方面异佛尔酮二异氰酸酯中-NC0的摩尔数大于聚四氢呋喃醚二醇中-0H的摩尔数，聚四氢呋喃醚二醇和异佛尔酮二异氰酸酯反应得到的预聚体分子链结构整齐，可以大大增加本发明的耐热性和机械性能，氧化石墨烯与聚四氢呋喃醚二醇协同作用，并均与异佛尔酮二异氰酸酯反应，得到的预聚体具有整齐的链结构和均匀分散的氧化石墨烯，可以大大增加本发明的导热性、耐热性和机械性能；1，4-丁二醇经2-溴-5-硝基-三氟甲基苯改性得到的扩链剂中含有氟基团，此扩链剂与预聚体反应，将氟基团引入聚氨酯中，大大增加了本发明的耐热性和机械性能；氟基团、均匀分散的氧化石墨烯、整齐的链结构相互协调，相互作用，大大增加了本发明的耐热性，导热性和机械性能。
【具体实施方式】
[0019]下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
[0020]实施例1
[0021]—种导热聚氨酯材料的制备方法，包括如下步骤:
[0022]S1、制备预聚体:将氧化石墨烯加入聚四氢呋喃醚二醇中，升温至40°C，调节功率为500W，超声5h，升温至120°C，真空干燥2h，调节温度为50°C，加入异佛尔酮二异氰酸酯和辛酸亚锡，保温搅拌30min，升温至90°C，保温搅拌2h，升温至170°C，减压蒸出未反应的异佛尔酮二异氰酸酯，真空脱泡得到预聚体，其中，聚四氢呋喃醚二醇中-0H和异佛尔酮二异氰酸酯中-NC0的摩尔比为1:4，氧化石墨烯、辛酸亚锡和异佛尔酮二异氰酸酯的重量比为
1.5:0.4:100 ；
[0023]S2、制备扩链剂:将2-溴-5-硝基-三氟甲基苯溶解于N-甲基吡咯烷酮中，加入碳酸钾、1，4-丁二醇，升温至150°C，保温搅拌20h，过滤，取滤液减压蒸发N-甲基吡咯烷酮得到中间物料；将中间物料、乙醇、去离子水、还原铁粉混匀，以lml/min的速度滴加浓盐酸，升温至70°C，回流15h，过滤，取滤液减压蒸发乙醇，加入混合溶液重结晶，减压干燥得到扩链剂，其中，2-溴-5-硝基-三氟甲基苯、碳酸钾、1，4- 丁二醇的重量比为3:1:0.7，中间物料、乙醇、去离子水、还原铁粉、浓盐酸的重量比为20:30:15:19:1，混合溶剂为乙醇、乙醚、水组成的混合物，且乙醇、乙醚、水的体积比为60:5:35 ;
[0024]S3、制备耐热导热聚氨酯:将扩链剂熔融后加入预聚体中，升温至80°C，以600r/min的速度搅拌2min，升温至120 °C，调节压力为12MPa，一次硫化40min，调节温度为100°C，二次硫化24h得到耐热导热聚氨酯材料，其中，预聚体和扩链剂的重量比为3:0.9。
[0025]实施例2
[0026]—种导热聚氨酯材料的制备方法，包括如下步骤:
[0027]S1、制备预聚体:将氧化石墨烯加入聚四氢呋喃醚二醇中，升温至50°C，调节功率为300W，超声7h，升温至110°C，真空干燥3h，调节温度为40°C，加入异佛尔酮二异氰酸酯和辛酸亚锡，保温搅拌50min，升温至80°C，保温搅拌3h，升温至150°C，减压蒸出未反应的异佛尔酮二异氰酸酯，真空脱泡得到预聚体，其中，聚四氢呋喃醚二醇中-0H和异佛尔酮二异氰酸酯中-NC0的摩尔比为1:6，氧化石墨烯、辛酸亚锡和异佛尔酮二异氰酸酯的重量比为1:0.6:100 ；
[0028]S2、制备扩链剂:将2-溴-5-硝基-三氟甲基苯溶解于N-甲基吡咯烷酮中，加入碳酸钾、1，4-丁二醇，升温至140°C，保温搅拌25h，过滤，取滤液减压蒸发N-甲基吡咯烷酮得到中间物料；将中间物料、乙醇、去离子水、还原铁粉混勾，以0.5ml/min的速度滴加浓盐酸，升温至90°C，回流10h，过滤，取滤液减压蒸发乙醇，加入混合溶液重结晶，减压干燥得到扩链剂，其中，2-溴-5-硝基-三氟甲基苯、碳酸钾、1，4- 丁二醇的重量比为3.5:1:0.5，中间物料、乙醇、去离子水、还原铁粉、浓盐酸的重量比为30:25:20:13:1.5，混合溶剂为乙醇、乙醚、水组成的混合物，且乙醇、乙醚、水的体积比为50:15:25 ;
[0029]S3、制备耐热导热聚氨酯:将扩链剂熔融后加入预聚体中，升温至90°C，以500r/min的速度搅拌3min，升温至110 °C，调节压力为14MPa，一次硫化20min，调节温度为110°C，二次硫化20h得到耐热导热聚氨酯材料，其中，预聚体和扩链剂的重量比为5:0.5。
[0030]实施例3
[0031]—种导热聚氨酯材料的制备方法，包括如下步骤:
[0032]S1、制备预聚体:将氧化石墨烯加入聚四氢呋喃醚二醇中，升温至43°C，调节功率为450W，超声5.5h，升温至118°C，真空干燥2.2h,调节温度为47°C，加入异佛尔酮二异氰酸酯和辛酸亚锡，保温搅拌35min，升温至87°C，保温搅拌2.3h，升温至165°C，减压蒸出未反应的异佛尔酮二异氰酸酯，真空脱泡得到预聚体，其中，聚四氢呋喃醚二醇中-0H和异佛尔酮二异氰酸酯中-NC0的摩尔比为1:4.5，氧化石墨烯、辛酸亚锡和异佛尔酮二异氰酸酯的重量比为 1.4:0.45:100