水性聚氨酯-改性無(wú)機(jī)納米顆粒復(fù)合材料的制備與性能.pdf

1、水性聚氨酯具有安全環(huán)保，不易燃燒，出色的彈性、柔韌性、附著力等優(yōu)點(diǎn)，常被用來(lái)代替溶劑型聚氨酯材料應(yīng)用于涂料，粘合劑，彈性體，柔性和剛性泡沫，印刷油墨等領(lǐng)域。然而，單一的水性聚氨酯材料性能不佳，主要表現(xiàn)為機(jī)械強(qiáng)度低，耐水性差，易熱降解，固化成膜速率慢等。為改善水性聚氨酯材料的綜合性能、擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域，需對(duì)水性聚氨酯進(jìn)行改性。本課題采用多壁碳納米管與納米氧化銻錫兩種無(wú)機(jī)納米顆粒對(duì)水性聚氨酯進(jìn)行改性，制備出了均一分散，性能穩(wěn)定的水性聚氨酯/多

2、壁碳納米管與水性聚氨酯/納米氧化銻錫兩種納米復(fù)合材料。
　　第一部分，采用羥基共縮聚方法制備出一系列新型且共價(jià)相連的水性聚氨酯/有機(jī)硅/多壁碳納米管(WPU/Si/MWCNT)納米復(fù)合乳液。采用氧化過(guò)程與還原過(guò)程對(duì)作為無(wú)機(jī)填料的多壁碳納米管進(jìn)行改性，使其表面羥基化。3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)被接枝到聚氨酯分子鏈，其可在乳化階段發(fā)生水解反應(yīng)產(chǎn)生硅醇基團(tuán)。同時(shí)，硅烷醇基團(tuán)可以與改性MWCNT表面上的羥基縮合，在改性MWCNT

3、和APTES嵌入的PU基體之間產(chǎn)生共價(jià)鍵。結(jié)果表明，與未改性WPU相比，采用APTES和MWCNT改性的WPU/Si/MWCNT復(fù)合薄膜具有出色的耐水性，高熱穩(wěn)定性和優(yōu)異的機(jī)械性能。
　　第二部分，采用γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷(MPS)對(duì)納米氧化銻錫(ATO)顆粒進(jìn)行表面改性，使其表面負(fù)載不飽和碳碳雙鍵(C=C)。丙烯酸-2-羥乙酯(HEA)被接枝到PU分子鏈上，其可在PU分子主鏈引入C=C。在UV照射下，ATO表面的

4、C=C與PU基體中的C=C之間可以發(fā)生自由基聚合反應(yīng)，在固化過(guò)程中實(shí)現(xiàn)化學(xué)相連。TGA結(jié)果表明改性ATO顆粒表面MPS含量大致為12.6wt.％。通過(guò)調(diào)節(jié)HEA的比例以及ATO的含量，可以有效的改變WPU與WPU/ATO薄膜的交聯(lián)密度與各項(xiàng)性能。當(dāng)HEA比例為0.8時(shí)，WPU-0.2薄膜凝膠含量為83.33％，表現(xiàn)出很高的交聯(lián)密度。當(dāng)ATO含量從1％增加至8％，復(fù)合薄膜的硬軟段降解溫度分別從315℃增加至339℃以及從400℃增加至41