納米TiO2-ZnO改性水性聚氨酯的制備及性能研究.pdf

1、水性聚氨酯（WPU）由于在PU分子鏈上引入了親水性基團(tuán)而可以在水中形成穩(wěn)定的乳液。其與傳統(tǒng)的PU相比，具有成本低、低毒、低VOC等優(yōu)點(diǎn)，在涂料、皮革、造紙、紡織等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。然而，親水基團(tuán)的引入雖然能提高 WPU的水分散性能，但是對(duì)涂膜的耐水、耐有機(jī)溶劑、耐化學(xué)介質(zhì)等性能則有一定程度的負(fù)面影響。所以，人們通常采用往 PU結(jié)構(gòu)中嵌入環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅、納米粒子等方法來(lái)得到綜合性能較好的WPU。由于納米粒子具有很好的剛性和表面效應(yīng)，

2、將其加入到聚合物材料中可以得到性能優(yōu)異的復(fù)合材料，所以近年來(lái)納米改性的方法備受關(guān)注。但是，由于粒徑小、比表面積大，納米粒子的表面活性和吸附能力都很強(qiáng)，極易團(tuán)聚，因此在使用前有必要對(duì)其表面進(jìn)行改性。
　　本文選用納米二氧化鈦和氧化鋅粒子對(duì)以異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI）和聚丙二醇（PPG-1000）為原料的水性聚氨酯進(jìn)行改性，以期提高聚氨酯乳液和涂膜的性能。
　　在單獨(dú)用納米 TiO2或 ZnO對(duì)乳液進(jìn)行處理前，先分別用醋酸鎂

3、和正硅酸乙酯對(duì)兩者進(jìn)行無(wú)機(jī)處理再用有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑KH550對(duì)無(wú)機(jī)包覆后的粒子改性。紅外光譜結(jié)果表明兩步處理均很成功；從掃描電鏡照片可看出，經(jīng)過(guò)無(wú)機(jī)包覆后，粒子的團(tuán)聚情況有所改善。而對(duì)質(zhì)量比為1:1的ZnO和TiO2混合微粒則用油酸進(jìn)行改性。SEM、接觸角及沉降測(cè)試結(jié)果表明，通過(guò)KH550或油酸改性，粒子團(tuán)聚減少，疏水能力增強(qiáng)，在有機(jī)介質(zhì)中穩(wěn)定分散的時(shí)間大大延長(zhǎng)，這些都為其改性WPU乳液提供了基礎(chǔ)。
　　采用二元醇分散法合成納米粒子

4、WPU復(fù)合乳液。探討了r(NCO/OH)、DMPA含量、中和度、微粒加入量等因素對(duì)乳液及涂膜的影響，得到TiO2/ZnO改性WPU的最佳配方。涂膜的紅外分析說(shuō)明TiO2和ZnO成功嵌入到了WPU膜中；從X-射線圖譜可看出，添加無(wú)機(jī)粒子后的WPU涂膜仍為無(wú)定型結(jié)構(gòu)；熱重分析表明加入納米粒子可在一定程度上提高WPU涂膜的熱穩(wěn)定性；紫外吸收分析表明加入適量TiO2/ZnO能使涂膜的耐候性增強(qiáng)；電化學(xué)分析結(jié)果顯示，TiO2和ZnO粒子的加入增強(qiáng)