納米材料改進(jìn)、填充聚氨酯樹(shù)脂的研究及應(yīng)用.pdf

1、聚合物納米復(fù)合材料早在80年代初就已提出來(lái)，之后很快便成為人們研究的焦點(diǎn)。聚合物納米復(fù)合材料要實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，可以采用原位聚合的方法，即將納米粒子或改性納米粒子添加到聚合物原料中，然后原位聚合合成聚合物納米復(fù)合材料。該法能較好地解決納米粒子團(tuán)聚及其與高聚物基體中的相容性與分散問(wèn)題，制得的納米復(fù)合材料性能優(yōu)異，并且操作簡(jiǎn)單。
　　 本文中分別將未經(jīng)表面處理的納米粉體和用自行設(shè)計(jì)合成的大分子表面改性劑處理后的納米粉體加入聚氨酯原料中，應(yīng)

2、用原位聚合的方法合成了不同的納米粉體/聚氨酯復(fù)合樹(shù)脂。研究結(jié)果表明，納米SiO2粉體在聚氨酯基體內(nèi)可達(dá)到納米尺度的分散；分別應(yīng)用不同納米粉體如納米SiO2、納米CaCO3，對(duì)提高聚氨酯性能或降低其成本均有較為顯著的作用。本文具體分為以下三個(gè)部分：
　　 第一章是緒論。通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研，主要介紹了常用的無(wú)機(jī)納米粒子及其表面改性方法，以及納米粒子在聚氨酯改性中應(yīng)用的研究現(xiàn)狀等，最后提出了本課題的設(shè)計(jì)思路。
　　 第二章是介紹了應(yīng)

3、用納米SiO2粉體，通過(guò)原位聚合的方法合成納米SiO2/聚氨酯復(fù)合樹(shù)脂。首先將一定比例的聚四氫呋喃醚二元醇(PTMEG)、己二酸—乙二醇—丁二醇三元共聚酯二元醇(TPEG)、乙二醇(EG)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)和納米二氧化硅混合，并用溶劑DMF調(diào)節(jié)到合適粘度后，用高速剪切機(jī)剪切10min左右，再經(jīng)高壓剪切分散機(jī)處理，然后置于反應(yīng)瓶?jī)?nèi)升溫至90℃攪拌，并按比例加入4,4-二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)，后視粘度補(bǔ)加少量MDI。合

4、成的復(fù)合樹(shù)脂用FTIR、GPC、TGA、SEM等進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，納米SiO2的加入對(duì)聚氨酯分子量的影響不大，MDI和硅羥基發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，SiO2均勻分散在聚氨酯基體中，經(jīng)改性后的聚氨酯在力學(xué)性能上有較為明顯的提高。
　　 第三章是大分子改性劑(BA)m-(MMA)n-COOH的合成及應(yīng)用，即用合成的大分子改性劑再改性納米碳酸鈣，進(jìn)而填充改性聚氨酯。首先選取甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸丁酯(BA)為單體，巰基乙酸(Me

5、rcaptoacetic acid)為鏈轉(zhuǎn)移劑，偶氮二異丁腈(AIBN)為引發(fā)劑，合成大分子改性劑。實(shí)驗(yàn)中將上述藥品按一定的配比加入到恒壓漏斗中，在2.5h內(nèi)滴加到盛有適量甲苯的三口燒瓶中，在110℃下保溫反應(yīng)4h。然后改裝置為蒸餾裝置，最后升溫到170℃，除去溶劑與未反應(yīng)的單體，得到合成產(chǎn)物。應(yīng)用FrIR、1HNMR、13CNMR、DSC、TGA和GPC對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了表征，結(jié)果表明，合成的產(chǎn)物為數(shù)均分子量Mn在3500左右、一端帶-CO

6、OH的丙烯酸酯類(lèi)聚合物，其主要的失重在300-400℃，且只有一個(gè)Tg。然后用合成的大分子改性劑(BA)m-(MMA)n-COOH包覆納米CaCO3粉體。FTIR、TGA、粒徑分析、接觸角及沉降實(shí)驗(yàn)等分析表明，納米CaCO3粒子與大分子改性劑發(fā)生了化學(xué)鍵和，改性后的納米粒子親水性降低、親油性增加，在溶劑中團(tuán)聚也明顯減弱。最后將改性納米CaCO3粒子添加到聚氨酯原料中，采用原位聚合的方法合成了復(fù)合樹(shù)脂。SEM顯示，改性納米CaCO3在聚氨