CN110156947A - 一种具有纳米孔道有机无机复合氧化锗纳米线掺杂聚氨酯弹性体合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种具有纳米孔道有机无机复合氧化锗纳米线掺杂聚氨酯弹性体合成方法，方法包括如下步骤：采用将硅烷偶联剂溶于丙酮溶剂中，配成1.5～3wt﹪的溶液，再于室温下加入氧化锗纳米线，再升温至70～80℃进行偶联反应，随后进行真空抽滤，粒子烘干备用，将聚己二酸丁二醇酯PBAG在90～100℃下真空脱水2～3小时，加入甲苯二异氰酸酯TDI，控制温度在70～80℃下抽真空反应3～4小时，生成预聚体，将两产物进行接枝，然后将制成掺杂聚氨酯弹性体的具有纳米孔道有机无机复合氧化锗纳米线。本发明可以在弹性体聚合过程充分吸收水分以及空气，使得材料更加致密，提高产品强度以及耐溶剂性。

Description

一种具有纳米孔道有机无机复合氧化锗纳米线掺杂聚氨酯弹 性体合成方法
技术领域：
本发明涉及氧化锗纳米线化工技术领域，特别涉及一种具有纳米孔道有机无机复合氧化锗纳米线掺杂聚氨酯弹性体合成方法。
背景技术：
氧化锗纳米线本身具有一定的荧光活性，而且具有可调控的特性，所以氧化锗纳米线在光学，电化学、催化、吸附和分离等领域有着广泛的用途，因此合成氧化锗纳米线成为近年来材料领域的一个研究热点。
聚氨酯是介于塑料与橡胶之间的合成材料，其最大特点是在高硬度下仍保持弹性，且有着优良的耐磨性，良好的耐油，耐低温，耐臭氧老化等性能。由于在很宽的硬度范围内仍有比其它弹性体更高的弹性，因此在阻尼减震材料领域有着广泛的应用。其中浇注型聚氨酯橡胶又称液体橡胶，在聚氨酯橡胶中产量最大，约占70％。由于具有流动性，可以制成很厚的橡胶制品以及几何形状复杂的零件。制品的再现性强，硬度调节范围广，设备投资费用少，因此在各个工业部门获得广泛运用。
聚氨酯弹性体的化学结构是典型的嵌段共聚物结构，可以将它们看作是由柔性链段(软链段)和刚性链段(硬链段)交替连接而成的型嵌段共聚物。其中多元醇链段非常柔顺，呈无规卷曲状态，构成了聚合物结构中的软性链段，赋予聚合物优良的低温柔顺性；而二异氰酸酯和小分子扩链剂链段比较僵硬，在常温下伸展成棒状，链状不易改变其构型构象，构成了刚性链段。柔性链段通过改变多羟基化合物的品种和分子量，刚性链段通过选择二异氰酸酯和扩链剂，或者改变反应单体之间的配比，可以很容易的加以变化，扩大了他的应用领域。
现有制备氧化锗纳米线通常采用如专利号201610486821.X所公布的方法，但是又此种方法制备而成的氧化锗纳米线制成的材料强度不佳，耐溶剂性较差。
发明内容：
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种具有纳米孔道有机无机复合氧化锗纳米线掺杂聚氨酯弹性体合成方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种具有纳米孔道有机无机复合氧化锗纳米线掺杂聚氨酯弹性体合成方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤A：将硅烷偶联剂溶于丙酮溶剂中，配成1.5～3wt﹪的溶液，然后以搅拌分散5～20min，用稀盐酸调节溶液pH值于3.5～4.0之间，再于室温下加入氧化锗纳米线，混合均匀后再用超声波处理20～30min，再升温至70～80℃进行偶联反应，随后进行真空抽滤，粒子烘干备用；
步骤B：将聚己二酸丁二醇酯PBAG在90～100℃下真空脱水2～3小时，然后降温至40～50℃，加入甲苯二异氰酸酯TDI，控制温度在70～80℃下抽真空反应3～4小时，生成预聚体；
步骤C：将步骤A得到的产物和步骤B所得产物按照1:50的比例混合，用超声波处理30～40min，然后在搅拌状态下真空脱泡2～3h，然后加入预先准备好的引发剂，混合均匀，真空脱泡。
其中，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550；
其中，氧化锗纳米线与硅烷偶联剂的质量比为10:1～100:1；
其中，聚己二酸丁二醇酯PBAG与甲苯二异氰酸酯TDI质量比为1:1～1.2:1；
其中，步骤A中搅拌方式为机械搅拌。
本发明的具有纳米孔道有机无机复合氧化锗纳米线掺杂聚氨酯弹性体合成方法的有益效果是：将纳米线表面使用偶联剂修饰然后接枝到聚氨酯弹性体主链上去，由于氧化锗纳米线具有纳米孔道，可以在弹性体聚合过程充分吸收水分以及空气，使得材料更加致密，提高产品强度以及耐溶剂性。
具体实施方式：
一种施工方法，具体包括如下步骤：
步骤A：将硅烷偶联剂KH-550于丙酮溶剂中，配成2wt﹪的溶液，然后以机械搅拌分散15min，用稀盐酸调节溶液pH值于3.6之间，再于室温下加入氧化锗纳米线，氧化锗纳米线与硅烷偶联剂KH-550质量比为20:1，混合均匀后再用超声波处理25min，再升温至75℃进行偶联反应，随后进行真空抽滤，粒子烘干备用；
步骤B：将聚己二酸丁二醇酯PBAG在95℃下真空脱水2.2小时，然后降温至48℃，加入甲苯二异氰酸酯TDI，聚己二酸丁二醇酯PBAG与甲苯二异氰酸酯TDI质量比为1.2:1，控制温度在76℃下抽真空反应3.5小时，生成预聚体；
步骤C：将步骤A得到的产物和步骤B所得产物按照1:50的比例混合，用超声波处理36min，然后在搅拌状态下真空脱泡2.5h，然后加入预先准备好的引发剂，混合均匀，真空脱泡。
实施例1：
将硅烷偶联剂KH-550于丙酮溶剂中，配成2wt﹪的溶液，然后以机械搅拌分散15min，用稀盐酸调节溶液pH值于3.6之间，再于室温下加入氧化锗纳米线，氧化锗纳米线与硅烷偶联剂KH-550质量比为20:1，混合均匀后再用超声波处理25min，再升温至75℃进行偶联反应，随后进行真空抽滤，粒子烘干备用。
将所得的粒子直接制备成实物材质。
实施例2：
将硅烷偶联剂KH-550于丙酮溶剂中，配成2wt﹪的溶液，然后以机械搅拌分散15min，用稀盐酸调节溶液pH值于3.6之间，再于室温下加入氧化锗纳米线，氧化锗纳米线与硅烷偶联剂KH-550质量比为20:1，混合均匀后再用超声波处理25min，再升温至75℃进行偶联反应，随后进行真空抽滤，粒子烘干备用。
将聚己二酸丁二醇酯PBAG在95℃下真空脱水2.2小时，然后降温至48℃，加入甲苯二异氰酸酯TDI，聚己二酸丁二醇酯PBAG与甲苯二异氰酸酯TDI质量比为1.2:1，控制温度在76℃下抽真空反应3.5小时，生成预聚体。
将步骤A得到的产物和步骤B所得产物1:500的比例混合，用超声波处理36min，然后在搅拌状态下真空脱泡2.5h，然后加入预先准备好的引发剂，混合均匀，真空脱泡，将所得物质制备成实物材质。
实施例3：
将硅烷偶联剂KH-550于丙酮溶剂中，配成2wt﹪的溶液，然后以机械搅拌分散15min，用稀盐酸调节溶液pH值于3.6之间，再于室温下加入氧化锗纳米线，氧化锗纳米线与硅烷偶联剂KH-550质量比为20:1，混合均匀后再用超声波处理25min，再升温至75℃进行偶联反应，随后进行真空抽滤，粒子烘干备用。
将聚己二酸丁二醇酯PBAG在95℃下真空脱水2.2小时，然后降温至48℃，加入甲苯二异氰酸酯TDI，聚己二酸丁二醇酯PBAG与甲苯二异氰酸酯TDI质量比为1.2:1，控制温度在76℃下抽真空反应3.5小时，生成预聚体。
将步骤A得到的产物和步骤B所得产物按照1:50的比例混合，用超声波处理36min，然后在搅拌状态下真空脱泡2.5h，然后加入预先准备好的引发剂，混合均匀，真空脱泡，将所得物质制备成实物材质。
实施例1～3固体产物进行强度和耐溶剂性检测，发现实施例3所得的材料更加致密，其强度大于实施例2的强度，而实施例2所得材料强度大于实施例1所得材料强度，同时耐溶剂性检测结果为：实施例3所得的材料耐溶剂性强于实施例2所得的材料，实施例2所得的材料耐溶剂性强于实施例1所得的材料。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种具有纳米孔道有机无机复合氧化锗纳米线掺杂聚氨酯弹性体合成方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤A：将硅烷偶联剂溶于丙酮溶剂中，配成1.5～3wt﹪的溶液，然后以搅拌分散5～20min，用稀盐酸调节溶液pH值于3.5～4.0之间，再于室温下加入氧化锗纳米线，混合均匀后再用超声波处理20～30min，再升温至70～80℃进行偶联反应，随后进行真空抽滤，粒子烘干备用；
步骤B：将聚己二酸丁二醇酯PBAG在90～100℃下真空脱水2～3小时，然后降温至40～50℃，加入甲苯二异氰酸酯TDI，控制温度在70～80℃下抽真空反应3～4小时，生成预聚体；
步骤C：将步骤A得到的产物和步骤B所得产物按照1:50的比例混合，用超声波处理30～40min，然后在搅拌状态下真空脱泡2～3h，然后加入预先准备好的引发剂，混合均匀，真空脱泡。
2.如权利要求1所述的一种具有纳米孔道有机无机复合氧化锗纳米线掺杂聚氨酯弹性体合成方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550。
3.如权利要求1所述的一种具有纳米孔道有机无机复合氧化锗纳米线掺杂聚氨酯弹性体合成方法，其特征在于，氧化锗纳米线与硅烷偶联剂的质量比为10:1～100:1。
4.如权利要求1所述的一种具有纳米孔道有机无机复合氧化锗纳米线掺杂聚氨酯弹性体合成方法，其特征在于，聚己二酸丁二醇酯PBAG与甲苯二异氰酸酯TDI质量比为1:1～1.2:1。
5.如权利要求1所述的一种具有纳米孔道有机无机复合氧化锗纳米线掺杂聚氨酯弹性体合成方法，其特征在于，步骤A中搅拌方式为机械搅拌。
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