納米粒子表面接枝聚醚高分子刷及其對(duì)聚氨酯微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響.pdf

1、聚氨酯（PU）是一類以氨基甲酸酯為基本重復(fù)單元的高分子材料，由多異氰酸酯與多元醇，在催化劑及助劑存在下反應(yīng)而成。由于原材料品種多樣及分子結(jié)構(gòu)可調(diào)等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在泡沫塑料、彈性體、涂料、膠黏劑等行業(yè)。通過調(diào)控交聯(lián)密度PU可表現(xiàn)出非常寬的硬度范圍，其中應(yīng)用最多為硬質(zhì)聚氨酯泡沫（RPUF）和聚氨酯（PU）彈性體。然而， RPUF在彎曲、沖擊強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、尺寸穩(wěn)定性等方面仍有不足；此外，PU彈性體的起始模量低、保持高的彈性很難同時(shí)提高其模量

2、，限制了其廣泛應(yīng)用。聚合物/納米復(fù)合材料具有有機(jī)、無(wú)機(jī)、納米材料的特點(diǎn)，因而具有很廣泛的應(yīng)用。然而，納米粒子存在比表面大、極易團(tuán)聚、與聚合物基體相容性差等特點(diǎn)，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)聚合物增強(qiáng)增韌的作用。眾所周知，在納米粒子表面接枝聚合物是最有效的表面修飾方法之一，減小納米粒子團(tuán)聚，提高納米粒子在聚合物基體中的相容性。
　　本文首先采用stober法合成SiO2粒子；然后，引入3-甲基丙基三甲氧基硅烷（GPS）于SiO2表面，并通過開環(huán)聚合法

3、（ROP）在接枝了GPS的SiO2表面成功接枝聚環(huán)氧丙烷（PPO）高分子刷；最后研究反應(yīng)條件（溫度、時(shí)間、單體添加量）對(duì)SiO2表面高分子刷接枝量的影響。同時(shí)采用 ROP法分別在A200、多壁碳納米管表面接枝聚環(huán)氧乙烷（PEO）高分子刷，成功制備PEO-g-A200、PEO-g-MWNT。
　　通過將不同填充量改性前后的A200和MWNT分別填充到RPUF中，制備出A200/RPUF、PEO-g-A200/RPUF和MWNT/RP

4、UF、PEO-g-MWNT/RPUF，并研究不同填充量改性前后的納米粒子對(duì)RPUF的熱穩(wěn)定性、泡孔結(jié)構(gòu)、機(jī)械性能等影響。研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)比MWNT/RPUF，PEO-g-MWNT/RPUF具有更好的熱機(jī)械性能，這可能是因?yàn)镻EO-g-MWNT與RPUF之間存在強(qiáng)烈的價(jià)鍵作用以及有效的應(yīng)力傳遞。此外，添加2.0wt％的PEO-g-MWNT可以引起RPUF的比強(qiáng)度（σ/ρ）和比模量（E/ρ）分別提高3.57%和15.75%。對(duì)比純RPUF，添加

5、3.0wt%PEO-g-MWNT使得RPUF的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度從118℃提高到135℃。當(dāng)添加0.5wt%A200時(shí)，復(fù)合泡沫的壓縮強(qiáng)度和Tg都最大，其值分別為19.11MPa·cm3g-1和136.2℃。說明納米粒子的加入在一定程度上提高了復(fù)合泡沫的Tg，填充量過高反而降低了復(fù)合泡沫的性能；對(duì)于PEO-g-A200/RPUF來說，隨著填料PEO-g-A200含量的增加，復(fù)合泡沫的Tg逐漸增加，并在填充量為3.0wt%時(shí)，Tg達(dá)到最高值為

6、137.2℃。
　　通過將不同份數(shù)改性前后的MWNT分別填充到PU彈性體中，研究MWNT、PEO-g-MWNT對(duì)PU彈性體的熱性能和機(jī)械性能的影響。隨著PEO-g-MWNT含量的增加，Tg向高溫移動(dòng)，說明PEO-g-MWNT與PU之間存在相互作用，阻礙了PU分子鏈的運(yùn)動(dòng)。隨著MWNT添加量的增加（0.1-1.0wt%），PU/MWNT復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度先增加后減少；且當(dāng)MWNT添加量為0.5wt%時(shí)，復(fù)合材料的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率

7、明顯增大，其值分別為36.4MPa、1085%。填充量高時(shí)（1.0wt%），復(fù)合材料的起始模量較大，而斷裂伸長(zhǎng)率最小，可能是MWNT在基體中容易團(tuán)聚所致。而對(duì)于PU/PEO-g-MWNT復(fù)合材料來說，當(dāng)添加量為0.5wt%時(shí)，其斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率最大，分別為48.3MPa、1060%。PU/PEO-g-MWNT復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度明顯優(yōu)于PU/MWNT，這是因?yàn)镻EO-g-MWNT與PU彈性體基體之間存在較強(qiáng)的共價(jià)鍵作用，能夠在裂縫增長(zhǎng)