黏土基改性水性聚氨酯納米復(fù)合材料的制備及固沙性能研究.pdf

1、土地荒漠化、沙漠化是全世界面臨的一個(gè)長期的問題,是我國當(dāng)前面臨的最為嚴(yán)重的生態(tài)問題之一,也是我國生態(tài)環(huán)境建設(shè)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。土地沙化是生態(tài)環(huán)境惡化,沙區(qū)人民生活貧困,給地方乃至國民經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)發(fā)展造成了極大危害,成為地區(qū)和國家發(fā)展的嚴(yán)重障礙。因此進(jìn)行防風(fēng)、固沙研究,對改善地區(qū)環(huán)境,國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要現(xiàn)實(shí)意義。水性聚氨酯(WPU)無毒、不燃和無污染、粘結(jié)力強(qiáng),并且以水為分散介質(zhì),避免了有機(jī)溶劑對環(huán)境造成的危害,是大力發(fā)展的一類環(huán)保型高

2、分子材料。但是水性聚氨酯的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性較差,故有必要通過改性研究以改善其性能。添加納米粒子是一種改善和提高水性聚氨酯性能的有效方法之一。本論文對水性聚氨酯用黏土納米粒子進(jìn)行改性,合成了一種高強(qiáng)度和良好環(huán)境適應(yīng)性的環(huán)保固沙劑乳液,通過測試分析乳液的粘度、粒徑、材料的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性、抗壓強(qiáng)度、保水性能,開發(fā)了一種新型環(huán)保的聚氨酯乳液固沙劑,結(jié)合自然界廣泛存在的黃土,將其用于防風(fēng)固沙,可兼顧工程固沙、化學(xué)固沙和生物固沙,具有良好的應(yīng)

3、用前景。主要內(nèi)容如下:
　　1.通過原位聚合法制備了一種新型的水性聚氨酯/凹凸棒納米復(fù)合材料,將化學(xué)改性的功能化凹凸棒作為交聯(lián)劑引入預(yù)聚體中。凹凸棒納米粒子的引入使得水性聚氨酯/凹凸棒納米復(fù)合材料的力學(xué)性能和熱學(xué)得到很大程度的提高。XR D和SEM分析表明,添加適量AT-NCO能夠改善在WPU中的相容性和結(jié)構(gòu)形態(tài),所得WPU/AT納米復(fù)合材料的初始分解溫度由234上升到253℃,拉伸強(qiáng)度由12.13上升到33.47 MPa,楊氏模

4、量由0.37上升到0.53 GPa。
　　2.通過原位聚合法制備了一種新型的水性聚氨酯/黃土復(fù)合材料,將改性的功能化黃土作為交聯(lián)劑引入預(yù)聚體中。黃土納米粒子的引入使得水性聚氨酯/黃土納米復(fù)合材料的力學(xué)性能和熱學(xué)得到很大程度的提高。XRD和SEM分析表明,添加適量Loess-NCO能夠改善在WPU中的相容性和結(jié)構(gòu)形態(tài),所得WPU/Lo-ess復(fù)合材料的初始分解溫度由234上升到241℃,拉伸強(qiáng)度由12.13上升到25.48 MPa,

5、楊氏模量由0.37上升到0.48 GPa。
　　3.將制備的新型水性聚氨酯納米復(fù)合材料固沙劑,結(jié)合來源廣泛的天然黃土進(jìn)行復(fù)配,并對其乳液性能、固沙劑的抗壓強(qiáng)度和保水性能進(jìn)行了研究。粘度測試表明乳液穩(wěn)定,易于噴灑;抗壓強(qiáng)度測試表明,該固沙材料能使分散的沙土黏結(jié)成不易破碎的穩(wěn)定體,抗壓強(qiáng)度值達(dá)到3.08 MPa和2.61 MPa;保水性能測試表明,該固沙劑能有效降低沙土水分的損失,有利于植物生長,是一種成本較低、水溶性好(利于稀釋噴灑