二异氰酸酯共价接枝碳纳米管的制备及对聚氨酯弹性体的复合改性
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国防科技创新特区海洋科技协同创新中心项目(22-05-CXZX-04-05-33)和国家自然科学基金面上项目(21676150)联合资助


Preparation of Carbon Nanotubes Covalently Modified by Diisocyanate and Compound Modification of Polyurethane Elastomers
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    摘要:

    碳纳米管的改性及其对聚氨酯复合研究一直备受关注。通过羟基碳纳米管(OH-MWCNTs)与4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)的反应,制备出MDI共价接枝的功能型碳纳米管。研究了改性前后碳纳米管的结构变化及MDI@MWCNTs的含量对聚氨酯弹性体复合材料的改性效果。结果表明,制备的MDI@MWCNTs被赋予了异氰酸酯的反应活性。随着MDI@MWCNTs在聚氨酯基体中含量的增加,聚氨酯定伸强度单调增加,断裂伸长率逐渐下降,当MDI@MWCNTs的质量分数在0.10%时,聚氨酯的拉伸强度达到极值(67.4 MPa)。同时,复合材料的导电性逐渐增加,当MDI@MWCNTs的添加量为0.20%时,电导率达1.71×10-4。新型碳管对聚氨酯表现出优异的增强作用。

    Abstract:

    The modification of carbon nanotubes and their research on polyurethane compounding have always attracted much attention. In this paper, functional carbon nanotubes covalently grafted with 4,4'-diphenylmethane diisocyanate(MDI) were prepared by the reaction of hydroxy carbon nanotubes(OH-MWCNTs) with MDI. The structural changes of carbon nanotubes before and after modification and the modification effect of MDI@MWCNTs content on the polyurethane elastomer composites was investigated. The experimental results show that the prepared MDI@MWCNTs are endowed with the reactivity of isocyanates. With an increase of MDI@MWCNTs in the polyurethane matrix, the fixed-extension strength monotonically increases, and the elongation at break gradually decreases. When the mass fraction of MDI@MWCNTs is 0.10%, the tensile strength of polyurethane reaches the extreme value (67.4 MPa). Meanwhile, the electrical conductivity of the polyurethane elastomer composites gradually increases, and reaches 1.71 × 10-4 when the added content of MDI-MWCNTs is 0.20%. The novel carbon tubes exhibit excellent reinforcement of polyurethane.

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引用本文

赵立莹, 孔德成, 张 曾, 李 慧, 周海月, 王洪振, 李再峰.二异氰酸酯共价接枝碳纳米管的制备及对聚氨酯弹性体的复合改性[J].高分子材料科学与工程,2022,38(3):56-61.

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