CN111334028A - 一种抗紫外的高导热改性聚氨酯复合薄膜材料及其制法 - Google Patents

一种抗紫外的高导热改性聚氨酯复合薄膜材料及其制法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及聚氨酯材料技术领域，且公开了一种抗紫外的高导热改性聚氨酯复合薄膜材料，包括以下配方原料及组分：改性Al2O3包覆碳纳米管、异佛尔酮二异氰酸酯、聚醚多元醇、二羟甲基丙酸、1,4‑丁二醇、催化剂。该一种抗紫外的高导热改性聚氨酯复合薄膜材料，聚多巴胺和聚乙烯亚胺空沉积在纳米Al2O3包覆碳纳米管的表面，聚多巴胺和聚乙烯亚胺中的羟基、氨基和亚氨基与聚氨酯中的亚氨基和醚键形成氢键，提高了聚氨酯的交联度，增强了薄膜材料的韧性和断裂强度，改善了Al2O3和碳纳米管在聚氨酯中的相容性和分散性，赋予了薄膜材料优异的导热性能，聚多巴胺具有良好的紫外吸收性能，并且可以捕获光辐射产生的自由基，抑制聚氨酯材料的老化降解。

Description

一种抗紫外的高导热改性聚氨酯复合薄膜材料及其制法
技术领域
本发明涉及聚氨酯材料技术领域，具体为一种抗紫外的高导热改性聚氨酯复合薄膜材料及其制法。
背景技术
聚氨酯是一种新型有机高分子材料，被誉为第五大塑料，聚氨酯材料具有质地轻、隔音、耐低温，耐老化，硬度高，弹性好等优点，广泛应用于轻工化工、电子电气、建筑建材、航天航空等领域，产品主要有聚氨酯泡沫、聚氨酯涂料、聚氨酯弹性体、绝缘油漆、粘合剂等。
聚氨酯的导热系数较低，通常加入高导热系数如氮化硼、氧化铝等无机材料作为填充物，来提高聚氨酯材料的导热性能，碳纳米管是一种一维的纳米材料，其重量轻，六边形结构稳定，导热系数很高，具有优异的力学性能和化学性能，但是氧化铝和碳纳米管作为无机填料，在聚氨酯中的分散性和相容性很差，容易在聚氨酯材料中发生团聚和结块的现象，会严重影响聚氨酯材料的导热性能，以及韧性和拉伸强度等机械性能。
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种抗紫外的高导热改性聚氨酯复合薄膜材料及其制法，解决了氧化铝和碳纳米管在聚氨酯中的分散性和相容性很差，会严重聚氨酯材料的导热性能和机械性能的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种抗紫外的高导热改性聚氨酯复合薄膜材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分：4-20份改性Al2O3包覆碳纳米管、28-32份异佛尔酮二异氰酸酯、44-50份聚醚多元醇、6-9份二羟甲基丙酸、1.5-3.5份1,4-丁二醇、0.5-1.5份催化剂。
优选的，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。
优选的，所述改性Al2O3包覆碳纳米管制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入蒸馏水溶剂、碳纳米管、Al(NO3)3加入络合剂柠檬酸，搅拌均匀后将反应瓶置于超声分散仪中，在50-70℃小进行超声分散处理1-2h，超声频率为22-30KHz，将反应瓶置于油浴锅中加热至80-90℃，匀速搅拌反应2-10h，直至形成溶胶状，将反应瓶置于真空干燥箱中除去溶剂，固体产物置于气氛电阻炉中，通入氮气和氧气混合气体，两者体积比为4-8:1，升温速率为2-4℃/min，在450-480℃下保温煅烧2-3h，煅烧产物即为纳米Al2O3包覆碳纳米管；
(2)向反应瓶中加入pH为8-9的Tris-HCl缓冲液作为溶剂，加入纳米Al2O3包覆碳纳米管和促进剂六偏磷酸钠，搅拌均匀后加入多巴胺和聚乙烯亚胺，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至30-40℃，匀速搅拌反应20-30h，将溶液置于高速离心机中离心分离除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物并充分干燥，制备得到聚多巴胺-聚乙烯亚胺共沉积的改性Al2O3包覆碳纳米管。
优选的，所述碳纳米管、Al(NO3)3加入络合剂柠檬酸的质量比为1:3-6:2.5-4。
优选的，所述纳米Al2O3包覆碳纳米管、六偏磷酸钠、多巴胺和聚乙烯亚胺的质量比为20-28:1:7-10:6-10。
优选的，所述油浴锅包括底座，底座的顶部设置有控制台和浴锅，底座的顶部且位于浴锅的背面固定连接有竖杆，竖杆的外侧套接有固定套，固定套的两侧螺纹连接有螺栓，固定套的正面插接有水平杆，水平杆的正面固定连接有电机，电机的底部固定连接有搅拌杆。
优选的，所述抗紫外的高导热改性聚氨酯复合薄膜材料制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入44-50份聚醚多元醇、6-9份二羟甲基丙酸和4-20份改性Al2O3包覆碳纳米管，搅拌均匀后将反应瓶置于油浴锅中加热至70-90℃，匀速搅拌30-60min，再加入28-32份异佛尔酮二异氰酸酯和0.5-1.5份催化剂二月桂酸二丁基锡，匀速搅拌反应3-5h，将温度冷却至40-50℃，再加入1.5-3.5份1,4-丁二醇，匀速搅拌反应1-2h，加入三乙胺匀速搅拌调节溶液pH至中性，加入蒸馏水进行高速乳化过程40-60min，将溶液倒入成膜模具中并充分干燥，制备得到抗紫外的高导热改性聚氨酯复合薄膜材料。
(三)有益的技术效果
与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果：
该一种抗紫外的高导热改性聚氨酯复合薄膜材料，以比表面积巨大的碳纳米管为载体，使用溶胶-凝胶法制备得到纳米Al2O3包覆碳纳米管，可以使纳米Al2O3均匀负载，可以减少纳米Al2O3的聚集。
该一种抗紫外的高导热改性聚氨酯复合薄膜材料，通过原位聚合法，使聚多巴胺和聚乙烯亚胺空沉积在纳米Al2O3包覆碳纳米管的表面，聚多巴胺和聚乙烯亚胺中的羟基、氨基和亚氨基与聚氨酯中的亚氨基和醚键形成大量的氢键，不仅提高了聚氨酯的交联度，增强了薄膜材料的韧性和断裂强度，起到了优异的增韧效果，同时增强了Al2O3和碳纳米管与聚氨酯的界面结合能力，改善了相容性和分散性，有效避免了Al2O3和碳纳米管在聚氨酯中分散不均匀形成团聚和结块，而导致聚氨酯薄膜的机械性能和导热性能受到影响的问题，Al2O3和碳纳米管赋予了聚氨酯薄膜材料优异的导热性能。
该一种抗紫外的高导热改性聚氨酯复合薄膜材料，聚多巴胺具有良好的紫外吸收性能，可以将辐射在薄膜材料表面紫外光转化为热量进行耗散，聚氨酯在紫外光辐射下会产生自由基链反应而老化降解，而聚多巴胺可以捕获光辐射产生的自由基，阻碍了自由基的链反应，可以有效抑制聚氨酯材料的老化降解，从而增强了聚氨酯薄膜材料的抗紫外性能。
附图说明
图1为本发明连接结构主视图；
图2为本发明连接结构拆分图；
图3为本发明连接结构俯视图。
图中：1-底座、2-控制台、3-浴锅、4-竖杆、5-固定套、6-螺栓、7-水平杆，8-电机，9-搅拌杆。
具体实施方式
为实现上述目的，本发明提供如下具体实施方式和实施例：一种抗紫外的高导热改性聚氨酯复合薄膜材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分：4-20份改性Al2O3包覆碳纳米管、28-32份异佛尔酮二异氰酸酯、44-50份聚醚多元醇、6-9份二羟甲基丙酸、1.5-3.5份1,4-丁二醇、0.5-1.5份催化剂，催化剂为二月桂酸二丁基锡。
改性Al2O3包覆碳纳米管制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入蒸馏水溶剂，碳纳米管、Al(NO3)3加入络合剂柠檬酸，三者质量比为1:3-6:2.5-4，搅拌均匀后将反应瓶置于超声分散仪中，在50-70℃小进行超声分散处理1-2h，超声频率为22-30KHz，将反应瓶置于油浴锅中加热至80-90℃，油浴锅包括底座，底座的顶部设置有控制台和浴锅，底座的顶部且位于浴锅的背面固定连接有竖杆，竖杆的外侧套接有固定套，固定套的两侧螺纹连接有螺栓，固定套的正面插接有水平杆，水平杆的正面固定连接有电机，电机的底部固定连接有搅拌杆，匀速搅拌反应2-10h，直至形成溶胶状，将反应瓶置于真空干燥箱中除去溶剂，固体产物置于气氛电阻炉中，通入氮气和氧气混合气体，两者体积比为4-8:1，升温速率为2-4℃/min，在450-480℃下保温煅烧2-3h，煅烧产物即为纳米Al2O3包覆碳纳米管；
(2)向反应瓶中加入pH为8-9的Tris-HCl缓冲液作为溶剂，加入纳米Al2O3包覆碳纳米管和促进剂六偏磷酸钠，搅拌均匀后加入多巴胺和聚乙烯亚胺，四者质量比为20-28:1:7-10:6-10，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至30-40℃，匀速搅拌反应20-30h，将溶液置于高速离心机中离心分离除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物并充分干燥，制备得到聚多巴胺-聚乙烯亚胺共沉积的改性Al2O3包覆碳纳米管。
抗紫外的高导热改性聚氨酯复合薄膜材料制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入44-50份聚醚多元醇、6-9份二羟甲基丙酸和4-20份改性Al2O3包覆碳纳米管，搅拌均匀后将反应瓶置于油浴锅中加热至70-90℃，匀速搅拌30-60min，再加入28-32份异佛尔酮二异氰酸酯和0.5-1.5份催化剂二月桂酸二丁基锡，匀速搅拌反应3-5h，将温度冷却至40-50℃，再加入1.5-3.5份1,4-丁二醇，匀速搅拌反应1-2h，加入三乙胺匀速搅拌调节溶液pH至中性，加入蒸馏水进行高速乳化过程40-60min，将溶液倒入成膜模具中并充分干燥，制备得到抗紫外的高导热改性聚氨酯复合薄膜材料。
实施例1
(1)制备纳米Al2O3包覆碳纳米管组分1：向反应瓶中加入蒸馏水溶剂，碳纳米管、Al(NO3)3加入络合剂柠檬酸，三者质量比为1:3:2.5，搅拌均匀后将反应瓶置于超声分散仪中，在50℃小进行超声分散处理1h，超声频率为22KHz，将反应瓶置于油浴锅中加热至80℃，油浴锅包括底座，底座的顶部设置有控制台和浴锅，底座的顶部且位于浴锅的背面固定连接有竖杆，竖杆的外侧套接有固定套，固定套的两侧螺纹连接有螺栓，固定套的正面插接有水平杆，水平杆的正面固定连接有电机，电机的底部固定连接有搅拌杆，匀速搅拌反应2h，直至形成溶胶状，将反应瓶置于真空干燥箱中除去溶剂，固体产物置于气氛电阻炉中，通入氮气和氧气混合气体，两者体积比为4:1，升温速率为2℃/min，在450℃下保温煅烧2h，煅烧产物即为纳米Al2O3包覆碳纳米管组分1。
(2)制备改性Al2O3包覆碳纳米管组分1：向反应瓶中加入pH为8的Tris-HCl缓冲液作为溶剂，加入纳米Al2O3包覆碳纳米管组分1和促进剂六偏磷酸钠，搅拌均匀后加入多巴胺和聚乙烯亚胺，四者质量比为20:1:7:6，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至30℃，匀速搅拌反应20h，将溶液置于高速离心机中离心分离除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物并充分干燥，制备得到聚多巴胺-聚乙烯亚胺共沉积的改性Al2O3包覆碳纳米管组分1。
(3)制备抗紫外的高导热改性聚氨酯复合薄膜材料1：向反应瓶中加入44份聚醚多元醇、6份二羟甲基丙酸和20份改性Al2O3包覆碳纳米管组分1，搅拌均匀后将反应瓶置于油浴锅中加热至70℃，匀速搅拌30min，再加入28份异佛尔酮二异氰酸酯和0.5份催化剂二月桂酸二丁基锡，匀速搅拌反应3h，将温度冷却至40℃，再加入1.5份1,4-丁二醇，匀速搅拌反应1h，加入三乙胺匀速搅拌调节溶液pH至中性，加入蒸馏水进行高速乳化过程40min，将溶液倒入成膜模具中并充分干燥，制备得到抗紫外的高导热改性聚氨酯复合薄膜材料1。
实施例2
(1)制备纳米Al2O3包覆碳纳米管组分2：向反应瓶中加入蒸馏水溶剂，碳纳米管、Al(NO3)3加入络合剂柠檬酸，三者质量比为1:3:2.5，搅拌均匀后将反应瓶置于超声分散仪中，在50℃小进行超声分散处理1h，超声频率为30KHz，将反应瓶置于油浴锅中加热至90℃，油浴锅包括底座，底座的顶部设置有控制台和浴锅，底座的顶部且位于浴锅的背面固定连接有竖杆，竖杆的外侧套接有固定套，固定套的两侧螺纹连接有螺栓，固定套的正面插接有水平杆，水平杆的正面固定连接有电机，电机的底部固定连接有搅拌杆，匀速搅拌反应2h，直至形成溶胶状，将反应瓶置于真空干燥箱中除去溶剂，固体产物置于气氛电阻炉中，通入氮气和氧气混合气体，两者体积比为4:1，升温速率为4℃/min，在480℃下保温煅烧3h，煅烧产物即为纳米Al2O3包覆碳纳米管组分2。
(2)制备改性Al2O3包覆碳纳米管组分2：向反应瓶中加入pH为8的Tris-HCl缓冲液作为溶剂，加入纳米Al2O3包覆碳纳米管组分2和促进剂六偏磷酸钠，搅拌均匀后加入多巴胺和聚乙烯亚胺，四者质量比为20:1:10:6，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至40℃，匀速搅拌反应20h，将溶液置于高速离心机中离心分离除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物并充分干燥，制备得到聚多巴胺-聚乙烯亚胺共沉积的改性Al2O3包覆碳纳米管组分2。
(3)制备抗紫外的高导热改性聚氨酯复合薄膜材料2：向反应瓶中加入46份聚醚多元醇、7份二羟甲基丙酸和15份改性Al2O3包覆碳纳米管组分2，搅拌均匀后将反应瓶置于油浴锅中加热至90℃，匀速搅拌30min，再加入29份异佛尔酮二异氰酸酯和0.8份催化剂二月桂酸二丁基锡，匀速搅拌反应3h，将温度冷却至50℃，再加入2.2份1,4-丁二醇，匀速搅拌反应2h，加入三乙胺匀速搅拌调节溶液pH至中性，加入蒸馏水进行高速乳化过程40min，将溶液倒入成膜模具中并充分干燥，制备得到抗紫外的高导热改性聚氨酯复合薄膜材料2。
实施例3
(1)制备纳米Al2O3包覆碳纳米管组分3：向反应瓶中加入蒸馏水溶剂，碳纳米管、Al(NO3)3加入络合剂柠檬酸，三者质量比为1:4.5:3.2，搅拌均匀后将反应瓶置于超声分散仪中，在60℃小进行超声分散处理1.5h，超声频率为25KHz，将反应瓶置于油浴锅中加热至85℃，油浴锅包括底座，底座的顶部设置有控制台和浴锅，底座的顶部且位于浴锅的背面固定连接有竖杆，竖杆的外侧套接有固定套，固定套的两侧螺纹连接有螺栓，固定套的正面插接有水平杆，水平杆的正面固定连接有电机，电机的底部固定连接有搅拌杆，匀速搅拌反应6h，直至形成溶胶状，将反应瓶置于真空干燥箱中除去溶剂，固体产物置于气氛电阻炉中，通入氮气和氧气混合气体，两者体积比为6:1，升温速率为3℃/min，在460℃下保温煅烧2.5h，煅烧产物即为纳米Al2O3包覆碳纳米管组分3。
(2)制备改性Al2O3包覆碳纳米管组分3：向反应瓶中加入pH为9的Tris-HCl缓冲液作为溶剂，加入纳米Al2O3包覆碳纳米管组分3和促进剂六偏磷酸钠，搅拌均匀后加入多巴胺和聚乙烯亚胺，四者质量比为24:1:9:8，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至35℃，匀速搅拌反应25h，将溶液置于高速离心机中离心分离除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物并充分干燥，制备得到聚多巴胺-聚乙烯亚胺共沉积的改性Al2O3包覆碳纳米管组分3。
(3)制备抗紫外的高导热改性聚氨酯复合薄膜材料3：向反应瓶中加入48份聚醚多元醇、8份二羟甲基丙酸和9份改性Al2O3包覆碳纳米管组分3，搅拌均匀后将反应瓶置于油浴锅中加热至80℃，匀速搅拌45min，再加入31份异佛尔酮二异氰酸酯和1.3份催化剂二月桂酸二丁基锡，匀速搅拌反应4h，将温度冷却至45℃，再加入2.7份1,4-丁二醇，匀速搅拌反应1.5h，加入三乙胺匀速搅拌调节溶液pH至中性，加入蒸馏水进行高速乳化过程50min，将溶液倒入成膜模具中并充分干燥，制备得到抗紫外的高导热改性聚氨酯复合薄膜材料3。
实施例4
(1)制备纳米Al2O3包覆碳纳米管组分4：向反应瓶中加入蒸馏水溶剂，碳纳米管、Al(NO3)3加入络合剂柠檬酸，三者质量比为1:6:4，搅拌均匀后将反应瓶置于超声分散仪中，在70℃小进行超声分散处理2h，超声频率为30KHz，将反应瓶置于油浴锅中加热至90℃，油浴锅包括底座，底座的顶部设置有控制台和浴锅，底座的顶部且位于浴锅的背面固定连接有竖杆，竖杆的外侧套接有固定套，固定套的两侧螺纹连接有螺栓，固定套的正面插接有水平杆，水平杆的正面固定连接有电机，电机的底部固定连接有搅拌杆，匀速搅拌反应10h，直至形成溶胶状，将反应瓶置于真空干燥箱中除去溶剂，固体产物置于气氛电阻炉中，通入氮气和氧气混合气体，两者体积比为8:1，升温速率为4℃/min，在480℃下保温煅烧3h，煅烧产物即为纳米Al2O3包覆碳纳米管组分4。
(2)制备改性Al2O3包覆碳纳米管组分4：向反应瓶中加入pH为9的Tris-HCl缓冲液作为溶剂，加入纳米Al2O3包覆碳纳米管组分4和促进剂六偏磷酸钠，搅拌均匀后加入多巴胺和聚乙烯亚胺，四者质量比为28:1:10:10，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至40℃，匀速搅拌反应30h，将溶液置于高速离心机中离心分离除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物并充分干燥，制备得到聚多巴胺-聚乙烯亚胺共沉积的改性Al2O3包覆碳纳米管组分4。
(3)制备抗紫外的高导热改性聚氨酯复合薄膜材料4：向反应瓶中加入50份聚醚多元醇、9份二羟甲基丙酸和4份改性Al2O3包覆碳纳米管组分4，搅拌均匀后将反应瓶置于油浴锅中加热至90℃，匀速搅拌60min，再加入32份异佛尔酮二异氰酸酯和1.5份催化剂二月桂酸二丁基锡，匀速搅拌反应5h，将温度冷却至50℃，再加入3.5份1,4-丁二醇，匀速搅拌反应2h，加入三乙胺匀速搅拌调节溶液pH至中性，加入蒸馏水进行高速乳化过程60min，将溶液倒入成膜模具中并充分干燥，制备得到抗紫外的高导热改性聚氨酯复合薄膜材料4。
对比例1
(1)制备纳米Al2O3包覆碳纳米管组分1：向反应瓶中加入蒸馏水溶剂，碳纳米管、Al(NO3)3加入络合剂柠檬酸，三者质量比为1:6:4，搅拌均匀后将反应瓶置于超声分散仪中，在50℃小进行超声分散处理2h，超声频率为30KHz，将反应瓶置于油浴锅中加热至90℃，油浴锅包括底座，底座的顶部设置有控制台和浴锅，底座的顶部且位于浴锅的背面固定连接有竖杆，竖杆的外侧套接有固定套，固定套的两侧螺纹连接有螺栓，固定套的正面插接有水平杆，水平杆的正面固定连接有电机，电机的底部固定连接有搅拌杆，匀速搅拌反应2h，直至形成溶胶状，将反应瓶置于真空干燥箱中除去溶剂，固体产物置于气氛电阻炉中，通入氮气和氧气混合气体，两者体积比为4:1，升温速率为4℃/min，在450℃下保温煅烧2h，煅烧产物即为纳米Al2O3包覆碳纳米管组分1。
(2)制备改性Al2O3包覆碳纳米管对比组分1：向反应瓶中加入pH为8的Tris-HCl缓冲液作为溶剂，加入纳米Al2O3包覆碳纳米管组分1和促进剂六偏磷酸钠，搅拌均匀后加入多巴胺和聚乙烯亚胺，四者质量比为28:1:10:6，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至40℃，匀速搅拌反应30h，将溶液置于高速离心机中离心分离除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物并充分干燥，制备得到聚多巴胺-聚乙烯亚胺共沉积的改性Al2O3包覆碳纳米管对比组分1。
(3)制备抗紫外的高导热改性聚氨酯复合薄膜对比材料1：向反应瓶中加入42份聚醚多元醇、5份二羟甲基丙酸和25.7份改性Al2O3包覆碳纳米管对比组分1，搅拌均匀后将反应瓶置于油浴锅中加热至90℃，匀速搅拌30min，再加入26份异佛尔酮二异氰酸酯和0.3份催化剂二月桂酸二丁基锡，匀速搅拌反应3h，将温度冷却至40℃，再加入1份1,4-丁二醇，匀速搅拌反应2h，加入三乙胺匀速搅拌调节溶液pH至中性，加入蒸馏水进行高速乳化过程60min，将溶液倒入成膜模具中并充分干燥，制备得到抗紫外的高导热改性聚氨酯复合薄膜对比材料1。
对比例2
(1)制备纳米Al2O3包覆碳纳米管对比组分2：向反应瓶中加入蒸馏水溶剂，碳纳米管、Al(NO3)3加入络合剂柠檬酸，三者质量比为1:6:2.5，搅拌均匀后将反应瓶置于超声分散仪中，在70℃小进行超声分散处理1h，超声频率为22KHz，将反应瓶置于油浴锅中加热至80℃，油浴锅包括底座，底座的顶部设置有控制台和浴锅，底座的顶部且位于浴锅的背面固定连接有竖杆，竖杆的外侧套接有固定套，固定套的两侧螺纹连接有螺栓，固定套的正面插接有水平杆，水平杆的正面固定连接有电机，电机的底部固定连接有搅拌杆，匀速搅拌反应10h，直至形成溶胶状，将反应瓶置于真空干燥箱中除去溶剂，固体产物置于气氛电阻炉中，通入氮气和氧气混合气体，两者体积比为8:1，升温速率为2℃/min，在480℃下保温煅烧2h，煅烧产物即为纳米Al2O3包覆碳纳米管对比组分2。
(2)制备改性Al2O3包覆碳纳米管对比组分2：向反应瓶中加入pH为8的Tris-HCl缓冲液作为溶剂，加入纳米Al2O3包覆碳纳米管对比组分2和促进剂六偏磷酸钠，搅拌均匀后加入多巴胺和聚乙烯亚胺，四者质量比为28:1:7:10，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至30℃，匀速搅拌反应30h，将溶液置于高速离心机中离心分离除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物并充分干燥，制备得到聚多巴胺-聚乙烯亚胺共沉积的改性Al2O3包覆碳纳米管对比组分2。
(3)制备抗紫外的高导热改性聚氨酯复合薄膜对比材料2：向反应瓶中加入51份聚醚多元醇、10份二羟甲基丙酸和1份改性Al2O3包覆碳纳米管对比组分2，搅拌均匀后将反应瓶置于油浴锅中加热至80℃，匀速搅拌40min，再加入30份异佛尔酮二异氰酸酯和2份催化剂二月桂酸二丁基锡，匀速搅拌反应3h，将温度冷却至40℃，再加入5份1,4-丁二醇，匀速搅拌反应2h，加入三乙胺匀速搅拌调节溶液pH至中性，加入蒸馏水进行高速乳化过程60min，将溶液倒入成膜模具中并充分干燥，制备得到抗紫外的高导热改性聚氨酯复合薄膜对比材料2。
Figure BDA0002467336340000111
综上所述，该一种抗紫外的高导热改性聚氨酯复合薄膜材料，以比表面积巨大的碳纳米管为载体，使用溶胶-凝胶法制备得到纳米Al2O3包覆碳纳米管，可以使纳米Al2O3均匀负载，可以减少纳米Al2O3的聚集。
通过原位聚合法，使聚多巴胺和聚乙烯亚胺空沉积在纳米Al2O3包覆碳纳米管的表面，聚多巴胺和聚乙烯亚胺中的羟基、氨基和亚氨基与聚氨酯中的亚氨基和醚键形成大量的氢键，不仅提高了聚氨酯的交联度，增强了薄膜材料的韧性和断裂强度，起到了优异的增韧效果，同时增强了Al2O3和碳纳米管与聚氨酯的界面结合能力，改善了相容性和分散性，有效避免了Al2O3和碳纳米管在聚氨酯中分散不均匀形成团聚和结块，而导致聚氨酯薄膜的机械性能和导热性能受到影响的问题，Al2O3和碳纳米管赋予了聚氨酯薄膜材料优异的导热性能。
聚多巴胺具有良好的紫外吸收性能，可以将辐射在薄膜材料表面紫外光转化为热量进行耗散，聚氨酯在紫外光辐射下会产生自由基链反应而老化降解，而聚多巴胺可以捕获光辐射产生的自由基，阻碍了自由基的链反应，可以有效抑制聚氨酯材料的老化降解，从而增强了聚氨酯薄膜材料的抗紫外性能。

Claims (7)

1.一种抗紫外的高导热改性聚氨酯复合薄膜材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分，其特征在于：4-20份改性Al2O3包覆碳纳米管、28-32份异佛尔酮二异氰酸酯、44-50份聚醚多元醇、6-9份二羟甲基丙酸、1.5-3.5份1,4-丁二醇、0.5-1.5份催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种抗紫外的高导热改性聚氨酯复合薄膜材料，其特征在于：所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。
3.根据权利要求1所述的一种抗紫外的高导热改性聚氨酯复合薄膜材料，其特征在于：所述改性Al2O3包覆碳纳米管制备方法包括以下步骤：
(1)向蒸馏水溶剂中加入碳纳米管、Al(NO3)3加入络合剂柠檬酸，将溶液在50-70℃小进行超声分散处理1-2h，超声频率为22-30KHz，将溶液置于油浴锅中加热至80-90℃，反应2-10h直至形成溶胶状，将溶液除去溶剂，固体产物置于气氛电阻炉中，通入氮气和氧气混合气体，两者体积比为4-8:1，升温速率为2-4℃/min，在450-480℃下保温煅烧2-3h，煅烧产物即为纳米Al2O3包覆碳纳米管；
(2)向pH为8-9的Tris-HCl缓冲液中，加入纳米Al2O3包覆碳纳米管、促进剂六偏磷酸钠、多巴胺和聚乙烯亚胺，将溶液加热至30-40℃，匀速搅拌反应20-30h，将溶液除去溶剂，洗涤固体产物并干燥，制备得到聚多巴胺-聚乙烯亚胺共沉积的改性Al2O3包覆碳纳米管。
4.根据权利要求3所述的一种抗紫外的高导热改性聚氨酯复合薄膜材料，其特征在于：所述碳纳米管、Al(NO3)3加入络合剂柠檬酸的质量比为1:3-6:2.5-4。
5.根据权利要求3所述的一种抗紫外的高导热改性聚氨酯复合薄膜材料，其特征在于：所述纳米Al2O3包覆碳纳米管、六偏磷酸钠、多巴胺和聚乙烯亚胺的质量比为20-28:1:7-10:6-10。
6.根据权利要求3所述的一种抗紫外的高导热改性聚氨酯复合薄膜材料，其特征在于：所述油浴锅包括底座(1)，底座(1)的顶部设置有控制台(2)和浴锅(3)，所述底座(1)的顶部且位于浴锅(3)的背面固定连接有竖杆(4)，所述竖杆(4)的外侧套接有固定套(5)，所述固定套(5)的两侧螺纹连接有螺栓(6)，所述固定套(5)的正面插接有水平杆(7)，所述水平杆(7)的正面固定连接有电机(8)，所述电机(8)的底部固定连接有搅拌杆(9)。
7.根据权利要求1所述的一种抗紫外的高导热改性聚氨酯复合薄膜材料，其特征在于：所述抗紫外的高导热改性聚氨酯复合薄膜材料制备方法包括以下步骤：
(1)向反应体系中加入44-50份聚醚多元醇、6-9份二羟甲基丙酸和4-20份改性Al2O3包覆碳纳米管，将物料加热至70-90℃，匀速搅拌30-60min，再加入28-32份异佛尔酮二异氰酸酯和0.5-1.5份催化剂二月桂酸二丁基锡，反应3-5h，将温度冷却至40-50℃，加入1.5-3.5份1,4-丁二醇，反应1-2h，加入三乙胺匀速搅拌调节溶液pH至中性，加入蒸馏水进行高速乳化过程40-60min，将溶液倒入成膜模具中并干燥，制备得到抗紫外的高导热改性聚氨酯复合薄膜材料。
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