丙烯酸酯-聚氨酯-SiO-,2-納米復(fù)合材料的制備和性能研究.pdf

1、納米復(fù)合材料是由兩種或兩種以上的固相至少在一維以納米級大小(＜100nm)復(fù)合而成的復(fù)合材料。以聚合物為載體的無機(jī)納米復(fù)合材料綜合了無機(jī)、有機(jī)和納米材料的優(yōu)良特性，使得有機(jī)-無機(jī)納米復(fù)合材料具有常規(guī)聚合物復(fù)合材料所沒有的結(jié)構(gòu)、形態(tài)以及較常規(guī)聚合物復(fù)合材料更優(yōu)異的物理力學(xué)性能、耐熱性和氣體液體阻隔性能以及良好的機(jī)械、光、電和磁等功能特性，因而顯示出非常重要的科學(xué)意義，在光學(xué)、電子學(xué)、機(jī)械和生物學(xué)等許多領(lǐng)域具有十分廣闊的應(yīng)用前景，已成為一個

2、新興的、且極富生命力的研究領(lǐng)域。 隨著各國消防法規(guī)、溶劑法規(guī)的制約和保護(hù)地球環(huán)境意識的增強(qiáng)，歐美等發(fā)達(dá)國家投入了大量資金，重點(diǎn)開發(fā)水性涂料。丙烯酸-聚氨酯復(fù)合乳液(PUA)的研究始于八十年代初，是當(dāng)前乳液聚合的一個研究熱點(diǎn)。其不僅可以將二者優(yōu)點(diǎn)有機(jī)地結(jié)合起來，制備出高固含量、低成本、無污染的水性樹脂，同時也降低加工能耗，被譽(yù)為“第三代水性聚氨酯”。 本課題分別合成了PUA和丙烯酸酯聚氨酯/SiO2納米復(fù)合乳液(SPUA)

3、，并利用現(xiàn)代分析檢測手段諸如傅立葉紅外光譜(FT-IR)、凝膠滲透色譜(GPC)、差示掃描量熱(DSC)、X射線衍射(XRD)等對不同體系的產(chǎn)品分別進(jìn)行了表征和性能檢測，對比顯示了各自體系的結(jié)構(gòu)特征和性能之間的關(guān)系。同時探討了制備工藝條件的控制及影響性能的各種因素，得出了一些有益的結(jié)論。 實(shí)驗(yàn)中先采用預(yù)聚體分散法，以聚四氫呋喃(PTMEG)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、二羥甲基丙

4、酸(DMPA)等為主要原料，合成了一系列PUA乳液，并對催化劑、自由基引發(fā)劑、引發(fā)條件、MMA/BA值進(jìn)行了比較選擇，并研究了其對性能的影響。實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論：辛酸亞錫對IPDI與羥基反應(yīng)的催化作用大于DBTDL；引發(fā)劑滴加時間越長，溴值越低，丙烯酸單體轉(zhuǎn)化率越高，斷裂伸長率越大，永久形變越低，抗張強(qiáng)度越低，硬度越低；隨著引發(fā)劑用量的增加，溴值降低，斷裂伸長率先升后降，抗張強(qiáng)度、永久形變和硬度則是先降后增；MMA/BA值越高，斷裂伸長率和永

5、久形變越低，硬度、抗張強(qiáng)度和聚氨酯軟段與硬段相分離程度越高。 實(shí)驗(yàn)又探討了納米二氧化硅對PUA的改性作用，分別使用表面活性劑FF352、硅烷偶聯(lián)劑、MMA改性納米粉體表面，制備出SD型、SS型和SM型納米分散液；并在上述PUA的基礎(chǔ)上，用共混法分別制備了一系列SPUA產(chǎn)品，將它們和用納米分散液商品(SB型)制備的SPUA比較。研究了分散時間、分散速度、納米SiO2含量和納米SiO2改性方法對SPUA性能的影響；紫外光照射前后，S

6、PUA性能與PUA性能。通過實(shí)驗(yàn)得出：分散時間60min，分散速度1000r/min；在一定的納米SiO2含量范圍內(nèi)，斷裂伸長率、抗張強(qiáng)度、硬度、尺寸穩(wěn)定性、結(jié)晶性能和抗老化性能等都有所提高；隨著納米SiO2含量的增加，聚氨酯軟段和硬段的玻璃化溫度(Tgi和Tg3)都先升高后降低，且最高點(diǎn)分別在含量為1.0％和2.0％時出現(xiàn)；納米SiO2能降低PU軟硬段相容性，擴(kuò)大該產(chǎn)品的使用溫度范圍。比較SD型、SB型、SS5型和SM型SPUA，得出