水性聚氨酯雜化材料的制備、形貌及性能研究.pdf

1、聚氨酯因其合成原料和合成工藝具有廣泛的選擇性,其分子結構的軟硬度可調(diào)范圍廣、耐低溫、柔韌性好、附著力強等優(yōu)點,廣泛用于涂料、涂飾劑、彈性體、印染助劑、膠粘劑等領域。隨著環(huán)保法規(guī)的日益嚴格和人們環(huán)保意識的逐漸增強,以水為分散介質(zhì)的環(huán)保性水性聚氨酯成為近年來聚氨酯樹脂開發(fā)研究的方向。納米粒子具有表面效應、小尺寸效應、量子尺寸效應、宏觀量子隧道效應等特殊性質(zhì),將其應用于聚氨酯材料,一方面可改善傳統(tǒng)聚氨酯材料的性能；另一方面,可制備新的功能性納

2、米聚氨酯涂料。將聚氨酯乳液與聚丙烯酸酯乳液復合,制備水性聚氨酯.聚丙烯酸酯(PUA)復合乳液,兼有聚氨酯乳液和聚丙烯酸酯乳液的優(yōu)良特性,且成本低,具有良好的應用前景。
　　 本文采用聚醚二元醇(GE-210)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)和二羥甲基丙酸(DMPA)合成聚氨酯預聚體,采用溶膠.凝膠(sol-gel)方法,將聚氨酯水分散液與不同含量的正硅酸乙酯(TEOS)水解液,經(jīng)原位復合,得到WPU／納米SiO2雜化材料。測定了

3、WPU和WPU／SiO2雜化材料的水分散液的物理性能及涂膜力學性能。將制得的WPU／SiO2雜化材料,采用紅外光譜(FT-IR)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線衍射(XRD)等性能測試裝置對材料的結構、表面形貌等進行了表征。結果表明雜化材料中納米SiO2顆粒具有良好的分散性,并在其表面形成良好的界面層。與WPU相比,雜化材料的抗拉強度增大,耐水性提高,說明經(jīng)過納米SiO2改性后可以改善WPU涂膜的機械性能。<

4、br>　　 同樣合成聚氨酯預聚體,以此為基體,采用sol-gel方法制備二氧化鈦溶膠,經(jīng)原位復合,得到WPU／納米TiO2雜化材料。進行了雜化材料的力學性能及其它性能測試,對雜化材料的微觀結構、表面形貌等進行了表征。探討不同二氧化鈦含量對WPU的性能影響。結果表明,與WPU分散液相比,雜化水分散液粒徑均有所增大,最大達到121.3nm。WPU／TiO2雜化膜的熱性能和力學性能均比純WPU有所提高,這是由于WPU與二氧化鈦之間通過化學鍵

5、形成更好的網(wǎng)絡結構。所制備雜化材料涂膜透明度高,且可通過調(diào)整TiO2含量來調(diào)節(jié)涂膜透明度。
　　 本文還以一定比例的丙烯酸丁酯(BA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)混合對聚氨酯進行改性,設計并制備了聚(氨酯.丙烯酸酯)(WPUA)分散液,通過溶膠-凝膠法進一步制備聚(氨酯.丙烯酸酯)／SiO2納米雜化材料,探討了雜化材料的力學性能及其它性能,對雜化材料的微觀結構、表面形貌等進行了表征。結果表明雜化材料中納米SiO2顆粒具有良好的分散

6、性,并在其表面形成良好的界面層。與WPUA相比,雜化材料的抗拉強度增大,耐水性提高,說明經(jīng)過納米SiO2改性后可以改善WPU涂膜的機械性能。由于PA的引入,隨著TEOS含量增加透明性反而增加,材料涂膜透明性佳。
　　 在前面已完成對水性聚氨酯單一改性的基礎上,本文還嘗試了多元復合改性聚氨酯。首先制備出水性聚(氨酯-丙烯酸酯)分散液,以此為基體,采用溶膠-凝膠法制備二氧化硅及二氧化鈦溶膠,將二者可不同比例混合制備復合溶膠,再經(jīng)原位