[发明专利]一种高导热性改性TPU薄膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种高导热性改性TPU薄膜的制备方法，属于高分子复合材料合成技术领域。该改性TPU薄膜是通过双十烷基二甲基溴化铵改性的氧化石墨烯与溶液聚合过程中生成的异氰酸酯基端基聚氨酯预聚体接枝得到改性TPU，而后涂膜制备得到的。其中，双十烷基二甲基溴化铵电离可产生带长烷基链的铵根阳离子，与氧化石墨烯的羧基结合，从而使改性后的氧化石墨烯可均匀分散在溶液介质DMF中，同时防止GO与TPU单体大分子醇的端基封锁反应发生，避免了生产过程中引入有害物质和杂质，影响产品的使用。改性氧化石墨烯的加入可使TPU的热导率得到提升，可以从而开拓了TPU在传热性能要求高的领域的应用。

技术领域

本发明属于高分子复合材料合成技术领域，具体涉及一种高导热性改性TPU薄膜的制备方法。

背景技术

随着工业生产和科学技术的发展，人们对导热材料的应用提出了更高的要求，希望材料有更好的综合性能。高分子材料因其良好的性能已广泛应用于各种领域，用人工合成的高分子材料来替代传统工业中使用的材料已成为了科研热点，但高分子材料大多是热的不良导体。如何通过改性来获得符合导热应用要求同时具备高分子其它优点的材料是现今材料领域的研究方向。

热塑性聚氨酯弹性体简称TPU，又称PU热塑胶，是一种由低聚物多元醇软段与二异氰酸酯、扩链剂硬段构成的线性嵌段共聚物。TPU分子中同时含有柔性软链段和刚性硬链段，软链段使TPU具有较好的弹性、柔顺性及耐寒性，硬链段则使TPU具有较高的硬度、弹性模量和热稳定性。TPU加工性能良好，这使得TPU在汽车部件及机器零件、运动鞋底、电线电缆、软管、薄膜及薄板、织物、建筑、食品包装等领域有着广泛的应用前景。TPU的导热系数比其它合成保温材料和天然保温材料都低，广泛用于保温材料领域，但对于传热性能要求高的领域，就必须对TPU进行改性以得到高的导热性能。

石墨烯是由碳原子构成的具有单原子层厚度的二维晶体，由于其独特的二维共轭结构，石墨烯展现出了诸多突出的物理化学性质，包括巨大的比表面积、优异的电学、热学、光学和力学性能。石墨烯具有非常好的热传导性能，纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300W/mK，是目前为止导热系数最高的碳材料，高于单壁碳纳米管（3500W/mK）和多壁碳纳米管（3000W/mK）。大量研究已经证明，将石墨烯均匀分散至基体材料中可以大程度地提高材料的导热性能，这展示了石墨烯在复合材料热导领域的巨大应用潜力。但将石墨烯在加入高分子材料时容易发生团聚，无法均匀分散，另外，现行条件下石墨烯无法大批量生产，限制了其应用。

发明内容

针对现有TPU合成方法无法获得高导热性能TPU以及氧化石墨烯在高分子材料中分散不佳的不足之处，本发明提供了一种高导热性改性TPU薄膜的制备方法，采用本发明方法制得的改性TPU薄膜具有优异的导热性能，拓宽了TPU的应用范围。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高导热性改性TPU薄膜的制备方法，其是采用溶液聚合法，在TPU原料中加入改性氧化石墨烯溶液和催化剂，制得所述高导热性改性TPU薄膜；其中，所述TPU原料中各组分按重量份计为：聚丙二醇-4000 60.0份、甲苯二异氰酸酯 27.4份、1,4-丁二醇 12.6份。

所述催化剂为二月桂酸二丁基锡，其用量为TPU原料总重的0.5%。

所述聚丙二醇-4000为无色透明油状粘稠液体，其羟值为26~30 mg KOH/g，分子量为3700~4300，酸值小于0.5 mg KOH/g；所述甲苯二异氰酸酯为TDI-80，即80% 甲苯-2,4-二异氰酸酯(2,4-TDI)和20%甲苯-2,6-二异氰酸酯(2,6-TDI)，酸度0.004%以下，无色到淡黄色透明液体，分子量174.16；所述1,4-丁二醇为无色粘稠油状液体，分子量90.12，其羟值为1000~1200mg KOH/g。