旋光聚氨酯基納米復(fù)合紅外低發(fā)射率材料的研究.pdf

1、旋光聚氨酯基納米復(fù)合紅外低發(fā)射率材料的研究旋光聚合物是近年發(fā)展起來的一類新型功能材料,已被廣泛用于不對稱合成催化劑、醫(yī)藥、手性拆分、非線性光學(xué)材料、隱身材料等研究領(lǐng)域,其中含聯(lián)萘基團(tuán)的旋光聚合物一直是研究熱點(diǎn)。聚合物/無機(jī)納米復(fù)合材料由于其兼具無機(jī)和有機(jī)材料的優(yōu)良特性這些年來越來越受到普遍關(guān)注,本文制備了新型的旋光聚氨酯和旋光聚酰亞胺,采用FT-IR、1H NMR、UV-vis、CD、DSC/TGA等手段對旋光聚合物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和性能表征

2、。利用超聲法制備了旋光聚合物/納米復(fù)合材料,研究了TiO2、SiO2等納米粒子的添加對旋光聚合物結(jié)構(gòu)性能的影響,用TEM和SEM對復(fù)合材料的形貌進(jìn)行了分析,并測定了其在(8-14μm)波段的紅外發(fā)射率,獲得了如下的一些結(jié)果： 1、以1,3-雙羥甲基苯并咪唑-2-酮和甲苯-2,4-二異氰酸酯為原料,制備了新型旋光聚氨酯(PU),并將PU與納米TiO2復(fù)合,制得了新型的納米復(fù)合材料PU/TiO2,其粒徑在50-60nm之間。PU/T

3、iO2制備過程中適量硅烷偶聯(lián)劑KH550的添加,增強(qiáng)了復(fù)合材料中納米TiO2的分散穩(wěn)定性,提高了PU和納米TiO2之間的相容性。納米TiO2在復(fù)合材料中的分散性得到了明顯的改善。納米TiO2的加入,提高了復(fù)合材料的耐熱性能,PU/TiO2復(fù)合材料的分解溫度比PU提高了20℃左右。PU和納米TiO2之間一定的界面作用導(dǎo)致了PU/TiO2復(fù)合物紅外發(fā)射率比其單一組分顯著降低,可達(dá)0.538。 2、制備了納米復(fù)合材料PU/SiO2,復(fù)

4、合材料中SiO2分散性良好,粒徑在300-350 nm之間。SiO2與硅烷偶聯(lián)劑KH550之間有微弱的共價鍵生成,且硅烷偶聯(lián)劑添加量少于10％時,對納米SiO2的修飾作用不明顯,而當(dāng)硅烷偶聯(lián)劑添加量大于10％時,加劇了納米SiO2的團(tuán)聚,因此當(dāng)納米SiO2中KH550的添加量為10％時,SiO2的分散性能最佳。納米SiO2的加入提高了復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性,且耐熱性能隨著SiO2添加量的增加而增強(qiáng)。PU/SiO2納米復(fù)合材料的紅外發(fā)射率比P

5、U和SiO2有了明顯的降低,當(dāng)SiO2在PU中的添加量為15％時,發(fā)射率達(dá)到最低為0.523。 3、以旋光聯(lián)萘二酚(BINOL)和甲苯-2,4-二異氰酸酯為原料,采用氫轉(zhuǎn)移加成聚合法制備了含聯(lián)萘基團(tuán)的新型旋光聚氨酯(S-BPU和R-BPU),旋光BPU顯示了很好的CD對稱性,S-BPU和R-BPU的旋光度最高可分別達(dá)到-78°和+54.6°,具有較高的旋光能力。將S-BPU和R-BPU與納米TiO2復(fù)合,得到了BPU/TiO2納

6、米復(fù)合材料,復(fù)合材料的粒徑在65-80nm之間。加入納米TiO2之后,復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性有了提高,S-BPU/TiO2和R-BPU/TiO2的分解溫度分別達(dá)到270℃和290℃,比S-BPU和R-BPU都略有提高,且隨著TiO2含量的增加,復(fù)合材料的耐熱性能加強(qiáng)。BPU/TiO2復(fù)合物的紅外發(fā)射率比BPU和TiO2有了明顯的降低,最低分別達(dá)到S-BPU/TiO2 εmin=0.531和R-BPU/TiO2εmin=0.454。BPU和T

7、iO2之間的強(qiáng)界面作用降低了復(fù)合物的紅外發(fā)射率。 4、將BPU和CdS-SiO2核殼納米粒子在偶聯(lián)劑KH-550的存在下反應(yīng),制備出了CdS-SiO2/BPU納米復(fù)合材料。納米粒子被包裹在聚合物中,具有典型的核殼式結(jié)構(gòu)。復(fù)合材料中由于CdS-SiO2,的加入,其熱穩(wěn)定性明顯高于單一的BPU,且隨著CdS-SiO2含量的增加,復(fù)合材料熱穩(wěn)定性進(jìn)一步提高。BPU/CdS-SiO2復(fù)合物的發(fā)射率比BPU和CdS-SiO2有了明顯的降低

8、,且由于聚合物旋光方向的不同,所得的復(fù)合材料發(fā)射率也不同。當(dāng)納米粒子最佳摻混比例為15 wt％時,復(fù)合材料的發(fā)射率達(dá)到最低值分別為S-BPU/CdS-SiO2εmin=0.502和R-BPU/CdS-SiO2εmin=0.439。當(dāng)納米粒子摻混比例過多時,加劇了納米粒子之間的團(tuán)聚,使復(fù)合物的紅外發(fā)射率又有上升的趨勢。 5、以BPU和多壁納米碳管(MWCNTs)為原料、KH-550為偶聯(lián)劑,制備了一種新型的。BPU/MWCNTs復(fù)

9、合材料。復(fù)合材料中納米碳管的分散性有了改善。納米碳管與BPU之間因?yàn)榛瘜W(xué)鍵或物理吸附建立了牢固的黏結(jié)界面,因此,復(fù)合材料的耐熱性能得到了提高。BPU/納米碳管復(fù)合物的發(fā)射率比BPU和納米碳管都有了明顯的降低,最低可達(dá)(a)S-BPU/MWCNTs εmin=0.461,(b)R-BPU/MWCNTs εmin=0.418。BPU和MWCNTs之間的界面作用降低了復(fù)合物的紅外發(fā)射率。 6、利用2,2’-雙-(3,4’-二羧基苯氧基

10、)-1,1’-聯(lián)二萘-二酸酐-雙醚酐、2,2’-雙-(3,4’-二羧基苯氧基)-1,1’-聯(lián)二萘-二酸酐-雙酯酐和壬二胺合成了新型的旋光聚酰亞胺(BPI-A和BPI-B),R-BPI和S-BPI的旋光度最大可分別達(dá)到+189.1°和-188.5°,具有較好的旋光性能。利用超聲在實(shí)現(xiàn)TiO2納米粒子納米分散的同時,制得了穩(wěn)定性較好的BPI/TiO2納米復(fù)合材料。TiO2在BPI中的分散性能良好。復(fù)合材料的耐熱性隨著納米TiO2含量的增加而