[发明专利]一种氟化碳纳米管/热塑性含氟聚氨酯复合弹性体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氟化碳纳米管/热塑性含氟聚氨酯复合弹性体及其制备方法，属于高分子材料技术领域。

背景技术

热塑性含氟聚氨酯弹性体因其分子结构中同时含有氨基甲酸酯(-NH-COO-)和C-F键，不仅保持了聚氨酯结构的原有优良特性，又具有卓越的低表面能、拒水拒油、耐化学品腐蚀、耐热和耐候性等特点。因而含氟聚氨酯已成为聚氨酯业界的研究热点，主要用作生物医用材料。

由于含氟单体活性较低，使最终聚合物的分子量低，力学性能不高，从而限制其应用。如刘涛等采用繁琐耗时的本体聚合两步法（先合成聚氨酯预聚体再扩链反应），制备出高热韧性的热塑性含氟聚氨酯弹性体。该弹性体对水的接触角仅为72.4°，且拉伸强度较低（最大值为14.3 MPa），断裂伸长率为634%（Tao Liu, Synthesis and properties of fluorinated thermoplastic polyurethane elastomer. Journal of Fluorine Chemistry, 2010, 131, 36-41）。

碳纳米管是由单层或多层石墨片卷曲而成的纳米级材料，是公认的理想的聚氨酯材料改性剂。如Deng等人以十三氟辛醇修饰碳纳米管改性聚氨酯的研究中发现，当碳纳米管加入量为0.8%时，其可使聚氨酯材料对水的接触角由80°提高至138°，拉伸强度由24Mpa提高至37.5Mpa（Deng Jinni, Mechanical and surface properties of polyurethane/fluorinated multi-walled carbon nanotubes composties. Journal of Applied Polymer Science, 2008, 108, 2023-2028）。该复合弹性体的制备周期超长（>8天），且需用到氯化亚砜有毒试剂。

由此可见，开发一种低碳环保节能、操作方便快捷、能规模化生产、具有优异表面和力学等综合性能的氟化碳纳米管/热塑性含氟聚氨酯复合弹性体具有重要意义。

发明内容

本发明的目的之一：为解决上述的热塑性含氟聚氨酯弹性体制备方法存在生产周期长、制备工艺复杂、成本高等技术问题而提供的一种生产周期短、操作简便、绿色环保节能、适于规模化生产的氟化碳纳米管/热塑性含氟聚氨酯复合弹性体制备方法。

本发明的目的之二：为解决上述的热塑性含氟聚氨酯弹性体的表面和力学性能不足而提供的一种兼具“优异表面和力学等综合性能”的氟化碳纳米管/热塑性含氟聚氨酯复合弹性体。

本发明的技术方案

一种氟化碳纳米管/热塑性含氟聚氨酯复合弹性体，按重量份数计算，其原料组成及含量如下：

非氟大分子多元醇                 45.4-65.6份

全氟聚醚二元醇                   4.6-16.3份

氟化碳纳米管                     0.05～2.0份

小分子扩链剂                     1.6-19.2份

多异氰酸酯                       17.7-44.3份

所述的非氟大分子多元醇的分子量均为1000～3000 g/mol的聚己二 酸丁二醇酯二醇（PBA）、聚四氢呋喃醚二醇（PTMG）、聚己内酯二醇（PCL）或聚碳酸酯二醇（PCDL）；优选为聚己二酸丁二醇酯二醇（PBA）、聚四氢呋喃醚二醇（PTMG）或聚己内酯二醇（PCL）；

所述的全氟聚醚二醇分子量为1000～2000g/mol，其分子式为：

HO-_n(CH₂CH₂O)-CH₂-CF₂O-(CF₂CF₂O)_m-(CF₂O)_n-CF₂-CH₂-(OCH₂CH₂) _n-OH，其中n为1～23，优选为2-18，m为1～33，优选为10-15；