納米材料改進、填充聚氨酯樹脂的研究及應用.pdf

1、聚合物納米復合材料早在80年代初就已提出來，之后很快便成為人們研究的焦點。聚合物納米復合材料要實現(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合材料。該法能較好地解決納米粒子團聚及其與高聚物基體中的相容性與分散問題，制得的納米復合材料性能優(yōu)異，并且操作簡單。
　　 本文中分別將未經(jīng)表面處理的納米粉體和用自行設計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

2、用原位聚合的方法合成了不同的納米粉體/聚氨酯復合樹脂。研究結(jié)果表明，納米SiO2粉體在聚氨酯基體內(nèi)可達到納米尺度的分散；分別應用不同納米粉體如納米SiO2、納米CaCO3，對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部分：
　　 第一章是緒論。通過文獻調(diào)研，主要介紹了常用的無機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用的研究現(xiàn)狀等，最后提出了本課題的設計思路。
　　 第二章是介紹了應

3、用納米SiO2粉體，通過原位聚合的方法合成納米SiO2/聚氨酯復合樹脂。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，用高速剪切機剪切10min左右，再經(jīng)高壓剪切分散機處理，然后置于反應瓶內(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)，后視粘度補加少量MDI。合

4、成的復合樹脂用FTIR、GPC、TGA、SEM等進行了表征。結(jié)果表明，納米SiO2的加入對聚氨酯分子量的影響不大，MDI和硅羥基發(fā)生了化學反應，SiO2均勻分散在聚氨酯基體中，經(jīng)改性后的聚氨酯在力學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的合成及應用，即用合成的大分子改性劑再改性納米碳酸鈣，進而填充改性聚氨酯。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。實驗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℃，除去溶劑與未反應的單體，得到合成產(chǎn)物。應用FrIR、1HNMR、13CNMR、DSC、TGA和GPC對產(chǎn)物進行了表征，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的丙烯酸酯類聚合物，其主要的失重在300-400℃，且只有一個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、接觸角及沉降實驗等分析表明，納米CaCO3粒子與大分子改性劑發(fā)生了化學鍵和，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合樹脂。SEM顯示，改性納米CaCO3在聚氨