Page 39 - 《精细化工》2020年第2期

第 38 卷第 2 期 精 细 化 工 Vol.38, No.2
202 1 年 2 月 FINE CHEMICALS Feb. 2021

综论
碳纳米管改性聚氨酯的研究进展

吴晓珍，马兴元 ，丁 博，贺营花，何远鑫，郑四龙
*
（陕西科技大学 轻工科学与工程学院，陕西 西安 710021）

摘要：碳纳米管（CNT）具有独特的空心管状结构和高表面积、易修饰等优异性能，将其用于聚氨酯（PU）的
改性可显著提高 PU 材料的导电性、导热性及电磁屏蔽性能等。然而，CNT 本身表面惰性，且极易发生团聚，
难以均匀且稳定地分散在 PU 中。近年来，研究者在 CNT 的改性方面不断尝试，并取得了一定成果。重点阐述
了 CNT 的官能团改性，讨论了每种改性方法的适用性及可能存在的不足，指出 CNT 在 PU 中的分散性以及其
与 PU 之间的界面相容性仍是改善其复合材料各性能的关键。
关键词：碳纳米管；聚氨酯；功能改性
中图分类号：TQ323.8 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2021) 02-0241-08

Research progress of carbon nanotube modified polyurethane

*
WU Xiaozhen, MA Xingyuan , DING Bo, HE Yinghua, HE Yuanxin, ZHENG Silong
（College of Bioresources Chemical and Materials Engineering, Shaanxi University of Science & Technology,
Xi'an 710021, Shaanxi, China）

Abstract: Carbon nanotube (CNT) has unique hollow tubular structure, large surface area, easy
modification and other excellent properties. Modification of polyurethane (PU) by CNT can significantly
improve the electrical conductivity, thermal conductivity and electromagnetic shielding properties of PU
materials. However, the surface of CNT itself is inert and prone to agglomeration, which makes it difficult
to disperse evenly and stably in PU. In recent years, researchers have made continuous attempts in the
modification of CNT and made some achievements. The functional group modification of CNT is
emphasized. The applicability and possible shortcomings of each modification method are discussed. It is
pointed out that the dispersion of CNT in PU and its interfacial compatibility with PU are still the key to
improve the properties of the composites.
Key words: carbon nanotubes; polyurethane; functional modification

聚氨酯（PU）因其优异的耐化学品性、耐磨性、 的特殊性能（如超导电性、吸波性、光催化性、降
[5]
良好的生物相容性和高弹性被广泛用于医疗设备、 解性、生物活性和抗菌性等 ）。目前，常用的纳米
[7]
[6]
[8]
涂料、纺织工业、自动化工业、密封剂、粘合剂等 填料包括二氧化硅、蒙脱土 、黏土 、氮化硼 、
[9]
领域 [1-4] 。PU 通常是由二异氰酸酯与多元醇（胺）、 石墨 和碳纳米管（CNT） [10] 等。
小分子扩链剂反应，形成交替的硬链段和软链段。 CNT 是一种一维碳纳米材料，其高纵横比、
尽管 PU 具有许多优点，但 PU 分子链中大量的氨基 超导电性、导热性和高强度引起了极大的关注 [11] ，
甲酸酯基团在高温下易断裂，导致 PU 耐热性较差， 可应用于高级生物医学 [12-13] 、光伏 [14] 、纳米复合材
从而限制了其在高性能涂层领域的发展。研究表明， 料 [15-17] 、能源、生物传感 [18] 、太阳能电池和燃料电
将纳米填料均匀分散于 PU 中，制备的 PU 复合材料 池 [19-20] 等领域。基于手性的单壁 CNT 分子模型如
不仅能够保持 PU 本身的性能，而且还融合了填料 图 1 所示。

收稿日期：2020-07-03; 定用日期：2020-09-03; DOI: 10.13550/j.jxhg.20200587
基金项目：福建省局域重大项目（2019H4018）
作者简介：吴晓珍（1997—），女，硕士生，E-mail：1628525075@qq.com。联系人：马兴元（1971—），男，教授，E-mail：maleather@163.com。