水性聚氨酯-改性無機納米顆粒復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，常被用來代替溶劑型聚氨酯材料應用于涂料，粘合劑，彈性體，柔性和剛性泡沫，印刷油墨等領域。然而，單一的水性聚氨酯材料性能不佳，主要表現(xiàn)為機械強度低，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、擴大其應用領域，需對水性聚氨酯進行改性。本課題采用多壁碳納米管與納米氧化銻錫兩種無機納米顆粒對水性聚氨酯進行改性，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相連的水性聚氨酯/有機硅/多壁碳納米管(WPU/Si/MWCNT)納米復合乳液。采用氧化過程與還原過程對作為無機填料的多壁碳納米管進行改性，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)生水解反應產(chǎn)生硅醇基團。同時，硅烷醇基團可以與改性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復合薄膜具有出色的耐水性，高熱穩(wěn)定性和優(yōu)異的機械性能。
　　第二部分，采用γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷(MPS)對納米氧化銻錫(ATO)顆粒進行表面改性，使其表面負載不飽和碳碳雙鍵(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，在固化過程中實現(xiàn)化學相連。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)密度與各項性能。當HEA比例為0.8時，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ATO含量從1％增加至8％，復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