噴涂聚脲彈性體是種由異氰酸根預聚物和氨基化合物反應得到的具有脲鍵的高分子聚合物。它具有優異的防腐蝕、耐磨、防濕滑等優異的理化性能。為了提高噴涂聚脲彈性體的綜合性能并擴大其應用范圍,突破材料的單一局限性,可采用原位聚合法制備了石墨烯/聚脲彈性體納米復合材料,主要是利用石墨烯的優異的力學性能來彌補聚脲彈性體在這方面的不足。首先,采用混酸氧化的方法制備了羥基化石墨烯,利用酯化反應在羥基化石墨烯表面接枝聚丙烯酸得到羧基化石墨烯。
接下來,羧基化石墨烯表面的羧基和過量的端氨基聚醚D400反應得到氨基化石墨烯。再以 FTIR、TG、XPS等測試確定是否成功接枝氨基。經過超聲震蕩,將氨基化石墨烯與端氨基聚醚混合物固化劑混合,然后和異氰酸根預聚物反應制備得到聚脲彈性體復合材料。經過凝膠含量測定,拉伸測試和復合材料的斷脆面的 SEM可知,氨基化石墨烯能夠比較均勻地分散在聚脲彈性體基體中。氨基化石墨烯表面的氨基通過與異氰酸根反應以共價鍵的形式連接到聚脲彈性體的分子鏈上,增強了石墨烯和基體的界面結合力。經過氨基化石墨烯改性,聚脲彈性體力學性能有了明顯提高。
近年來,對于眾多富含氫鍵的石墨烯/聚合物納米復合材料的研究已有了很大進展,它們包括聚乙烯醇(PVA)、馬來酸酐接枝的聚丙烯、磺化的聚苯乙烯、聚吡咯、尼龍、PU、纖維素等。氫鍵的引入能夠有效提高石墨烯/聚合物納米復合材料的性能,為高性能聚合物基納米復合材料的制備提供一種有效的途徑。但值得注意的是,石墨烯/聚合物納米復合材料界面之間的氫鍵不一定都可以提高納米復合材料的性能。究其原因,對于某些聚合物,如噴涂聚脲,石墨烯與其界面之間的氫鍵作用會破壞聚合物原有的氫鍵和結晶性,從而降低聚合物的性能。因此,在構筑以氫鍵為主要界面作用力的石墨烯/聚合物納米復合材料時,需要考慮聚合物本身的結構特征,以免造成性能下降。