[发明专利]一种聚氨酯基吸氢材料及其制备方法

说明书

本发明涉及功能高分子材料技术领域，具体为一种聚氨酯基吸氢材料及其制备方法。该方法包括步骤1)将端羟基聚丁二烯与二异氰酸酯混合并反应得到聚氨酯预聚体；2)将聚氨酯预聚体与钯碳充分混合均匀；3)将得到的材料进一步与二元醇进一步反应，或直接进行浇筑、压制或旋涂可得到不同形态的聚氨酯基吸氢材料。本方法通过富含碳碳双键的羟基封端的聚丁二烯与二异氰酸酯交联固化，将钯碳均匀负载和封装，在使材料拥有吸氢性能的同时，提升了吸氢材料可塑性，同时避免了掉粉现象的发生。制备方法绿色环保，制备的聚氨酯基吸氢材料成本低廉、吸氢速率快、吸氢容量大、易成型、不掉粉；大大提高了实际使用的方便性。

技术领域

本发明涉及功能高分子材料技术领域，具体涉及的是一种室温下具有不可逆消氢功能的高分子材料，具体为一种聚氨酯基吸氢材料及其制备方法。

背景技术

氢气作为一种可再生能源逐渐在人们生产生活中的广泛使用，其安全储存和使用等技术领域一直是关注的焦点与挑战。当氢气浓度达到一定程度时，还存在火灾以及爆炸隐患，而氢的同位素---氘和氚的产生、聚集也会对环境和人体健康造成严重危害。氢气还具有极强的渗透能力，对金属材料造成点蚀，会对材料及精密系统造成损伤。因此，采用吸氢材料在室温下实现氢气浓度在安全范围内的控制，从而保证日常的安全生产生活以及密闭环境下材料结构性能的稳定性。

目前，己有的吸氢剂材料主要分为无机和有机材料两种。无机化合物吸氢剂包括两类，第一类为贵金属如Pt，Pd以及Rh等，通过催化氢气与氧气的反应生成水来去除氢气。第二类是可与氢气反应生成氢化物的金属以及金属化合物。如Mg，U，ZrCo，Mg2Ni等。但此类金属吸氢剂对环境气氛非常敏感，易中毒，且易燃易爆，应用受到许多限制。

另一种是有机化合物吸氢剂，与无机吸氢剂相比，该类吸氢剂具有许多优点，例如，引发火灾或爆炸的风险低，环境耐受性强，较低温度下也可有效吸氢，对水和二氧化碳等气氛不敏感等；所以，有机吸氢剂具有更为广泛的应用前景。其原理在于含有不饱和双键以及三键的有机分子在贵金属钯或铂的催化下与氢气发生不可逆反应生成饱和烷烃类化合物。常用的不饱和有机分子包括对二苯乙炔基苯(DEB)，1,4-二苯基丁二炔(DPB)，1,6-二苯氧基-2,4-己二炔等以及聚丁二烯类。但这些不可逆吸氢材料多以粉体状为主，粉体状吸氢剂虽然具有吸氢速率快、吸氢容量大的优点，但是现有粉体状有机吸氢剂必须加以透气的外包装才能使用，包装破损时有粉尘污染、导致元器件短路等风险。目前已有的几种吸氢剂成型技术，包括DEB吸氢剂添加入硅橡胶经过3D打印成型，DEB吸氢剂添加入双连续相高分子基底刻蚀法以及基于硅醇缩合固化成型等，虽然解决了粉体成型的问题，但多数制备方法工艺繁琐，制备得到材料仍然有着吸氢速率慢、吸氢容量小以及环境相容性的问题。

发明内容

本发明的发明目的在于针对以上技术问题，提供了一种聚氨酯基吸氢材料的制备方法，该方法通过富含碳碳双键的羟基封端的聚丁二烯与二异氰酸酯交联固化，将钯碳均匀负载和封装，在使材料拥有吸氢性能的同时，提升了吸氢材料可塑性，同时避免了掉粉现象的发生；制备方法绿色环保。

本发明的另外一个发明目的是提供以上所述方法制备得到的聚氨酯基吸氢材料。通过本发明所制备的聚氨酯基吸氢材料具有成本低廉、吸氢速率快、吸氢容量大、易成型、不掉粉等优点，而且材料的可塑性也大大提高了实际使用的方便性。

为了实现以上发明目的，本发明的具体技术方案为：

一种聚氨酯基吸氢材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将端羟基聚丁二烯与二异氰酸酯按比例均匀混合并反应得到聚氨酯预聚体；

(2)将步骤1)制备的聚氨酯预聚体与负载在碳材料上的贵金属催化剂和适量二元醇按比例充分混合均匀，并发生进一步反应；

(3)将步骤2)中制备得到的材料进行浇筑、压制或旋涂等工艺方法可得到不同形态的聚氨酯基吸氢材料。