納米TiO2-ZnO改性水性聚氨酯的制備及性能研究.pdf

1、水性聚氨酯（WPU）由于在PU分子鏈上引入了親水性基團而可以在水中形成穩(wěn)定的乳液。其與傳統(tǒng)的PU相比，具有成本低、低毒、低VOC等優(yōu)點，在涂料、皮革、造紙、紡織等領域得到了廣泛的應用。然而，親水基團的引入雖然能提高 WPU的水分散性能，但是對涂膜的耐水、耐有機溶劑、耐化學介質等性能則有一定程度的負面影響。所以，人們通常采用往 PU結構中嵌入環(huán)氧樹脂、有機硅、納米粒子等方法來得到綜合性能較好的WPU。由于納米粒子具有很好的剛性和表面效應，

2、將其加入到聚合物材料中可以得到性能優(yōu)異的復合材料，所以近年來納米改性的方法備受關注。但是，由于粒徑小、比表面積大，納米粒子的表面活性和吸附能力都很強，極易團聚，因此在使用前有必要對其表面進行改性。
　　本文選用納米二氧化鈦和氧化鋅粒子對以異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI）和聚丙二醇（PPG-1000）為原料的水性聚氨酯進行改性，以期提高聚氨酯乳液和涂膜的性能。
　　在單獨用納米 TiO2或 ZnO對乳液進行處理前，先分別用醋酸鎂

3、和正硅酸乙酯對兩者進行無機處理再用有機硅烷偶聯(lián)劑KH550對無機包覆后的粒子改性。紅外光譜結果表明兩步處理均很成功；從掃描電鏡照片可看出，經過無機包覆后，粒子的團聚情況有所改善。而對質量比為1:1的ZnO和TiO2混合微粒則用油酸進行改性。SEM、接觸角及沉降測試結果表明，通過KH550或油酸改性，粒子團聚減少，疏水能力增強，在有機介質中穩(wěn)定分散的時間大大延長，這些都為其改性WPU乳液提供了基礎。
　　采用二元醇分散法合成納米粒子

4、WPU復合乳液。探討了r(NCO/OH)、DMPA含量、中和度、微粒加入量等因素對乳液及涂膜的影響，得到TiO2/ZnO改性WPU的最佳配方。涂膜的紅外分析說明TiO2和ZnO成功嵌入到了WPU膜中；從X-射線圖譜可看出，添加無機粒子后的WPU涂膜仍為無定型結構；熱重分析表明加入納米粒子可在一定程度上提高WPU涂膜的熱穩(wěn)定性；紫外吸收分析表明加入適量TiO2/ZnO能使涂膜的耐候性增強；電化學分析結果顯示，TiO2和ZnO粒子的加入增強