碳纳米管-导电高分子材料/铁氧体复合聚氨酯的制备

摘要

本发明公开了一种用于辐射防护的碳纳米管-导电高分子材料/铁氧体复合聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：(1)M型铁氧体空心球的合成；(2)导电高分子材料/铁氧体复合空心微球的制备；(3)镍复合含碳纳米管材料的制备；(4)嵌段聚氨酯液的制备；(5)碳纳米管-导电高分子材料/铁氧体复合聚氨酯的制备。本发明通过对其关键的材料组成与处理、制备工艺中的参数(如原料的各类与配比，反应的温度与时间等)等进行改进，与现有技术相比能够有效解决现有辐射防护材料吸收频带窄的问题，并且该材料防辐射的有效厚度小，便于实际使用，材料的制备工艺成本也低廉。

主权项

一种用于辐射防护的碳纳米管‑导电高分子材料/铁氧体复合聚氨酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)M型铁氧体空心球的合成：将Fe(NO₃)₃和Ba(NO₃)₂按12：1的摩尔比配制成金属离子浓度为0.1mol/L～1mol/L的硝酸盐混合溶液；接着，将该硝酸盐混合溶液滴加到质量百分浓度为0.5％～10％的柠檬酸溶液中，搅拌均匀，然后向所述柠檬酸溶液中加入氨水，得到pH值为6.5～7.5的混合体系I；然后，向所述混合体系I中加入聚乙二醇，使所述混合体系I中聚乙二醇的浓度为0～25g/L；接着，搅拌该混合体系I得到溶胶，再将所述溶胶在40℃～100℃水浴加热2h～10h，然后再将该溶胶在60℃～200℃干燥得到凝胶；然后，将所述凝胶在100℃～200℃加热得到前驱体粉末，研磨该前驱体粉末，并将该前驱体粉末在300℃～600℃预烧0～3h，然后再在600℃～1200℃煅烧1h～6h，即得到M型铁氧体空心球；(2)导电高分子材料/铁氧体复合空心微球的制备：向1L水中加入0.5g～100g表面活性剂和10g～200g所述步骤(1)得到的M型铁氧体空心球，超声分散0.1h～5h后形成M型铁氧体空心球溶液；接着，向所述M型铁氧体空心球溶液中加入10g～200g导电高分子材料单体，搅拌1h～24h后冷却至0℃形成混合体系II；然后，向该混合体系II中加入0.1L～1L过硫酸铵/盐酸的水溶液，所述过硫酸铵/盐酸的水溶液中过硫酸铵与盐酸的摩尔比为10:1～1:10、总溶质的质量百分浓度为5％～15％；接着，反应2h～48h，然后过滤得到滤渣；接着，清洗该滤渣即得到导电高分子材料/铁氧体复合空心微球；所述导电高分子材料单体为噻吩、吡咯和苯胺中的一种或多种；(3)镍复合含碳纳米管材料的制备：将含碳纳米管的材料用0.01mol/L～1mol/L的硝酸溶液在100℃下回流处理3h～24h，然后过滤，过滤得到的含碳纳米管的材料再用质量百分浓度为0.5％～20％聚乙烯醇溶液在20℃～80℃下氧化处理3h～24h，接着再过滤，过滤得到的滤渣即分散的含碳纳米管的材料；然后，将这些分散的含碳纳米管的材料与镍进行复合得到镍复合含碳纳米管材料；(4)嵌段聚氨酯液的制备：将10g羟基封端的羟基硅油、10g～25g端异氰酸酯基的化合物、以及0.5g～5g氨基或烷氧基封端的硅烷偶联剂溶于100g水中，于30℃～80℃反应5h～24h，得到甲苯二异氰酸酯的嵌段共聚物；将三乙胺、以及带氨基或烷氧基的有机硅溶于蒸馏水中形成第三溶液，所述第三溶液中三乙胺与带氨基或烷氧基的有机硅的质量比为0.1：1～1：0.1，所述第三溶液中三乙胺的质量百分浓度为1％～10％；接着，在30℃～80℃下将10g～25g所述甲苯二异氰酸酯的嵌段共聚物溶于所述第三溶液中，然后以100转/秒～10000转/秒的速率剪切乳化1h～24h，即得到有机硅扩链的嵌段聚氨酯液；(5)碳纳米管‑导电高分子材料/铁氧体复合聚氨酯的制备：将所述步骤(2)中得到的导电高分子材料/铁氧体复合空心微球、以及所述步骤(3)中得到的镍复合含碳纳米管材料溶于所述步骤(4)中的有机硅扩链的嵌段聚氨酯液中，以100转/秒～10000转/秒的速率剪切处理1h～24h后得到碳纳米管‑导电高分子材料/铁氧体复合聚氨酯；所述导电高分子材料/铁氧体复合空心微球、所述镍复合含碳纳米管材料和所述有机硅扩链的嵌段聚氨酯液的质量比为(1～3)：(1～3)：(2～3)。