【碩士】水性聚氨酯復(fù)合材料的制備及其表征

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　　【碩士】水性聚氨酯復(fù)合材料的制備及其表征　　授予學(xué)位：碩士　　學(xué)位授予單位：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)　　學(xué)位年度：2011　　水性聚氨酯由于以水做溶劑，具有環(huán)境友好性，因而得到人們的推廣。但是和溶劑型聚氨酯相比，其耐水性、力學(xué)性能、耐熱性能都有不足之處，所以為了提高水性聚氨酯的綜合性能，我們對其進(jìn)行無機(jī)納米TiO2 改性，這是因為無機(jī)納米TiO2 具有化學(xué)穩(wěn)定性好、力學(xué)強(qiáng)度高、高紫外吸收等一系列優(yōu)點(diǎn)，使其在改善水性聚氨酯的綜合性能方面得到了很大的關(guān)注。不過納米二氧化鈦表面能很高，粒子之間趨向于聚集，從而形成二次粒子，在制備的復(fù)合材料中易成為應(yīng)力集中點(diǎn)，從而限制了它的使用。為了獲得納米粒子在有機(jī)高分子基體中的高分散性，對納米粒子進(jìn)行有機(jī)改性，成為最近研究的熱點(diǎn)，可是由于納米粒子上的數(shù)量有限，使得此種方法受到一定的限制，采用高速攪拌、超聲分散的機(jī)械強(qiáng)作用力雖然可以暫時使納米粒子分散性變好，但是在制備過程中，由于納米粒子之間的相互作用力遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于納米粒子與聚氨酯高分子間的作用力導(dǎo)致此種方法受到限制?！　? 綜合上述存在的問題，在本文中，我們采用了兩種試驗方案對此進(jìn)行研究，第一種是：采用高速攪拌、超聲分散的機(jī)械強(qiáng)作用力使納米粒子分散性變好，同時在制備過程中，對納米TiO2 進(jìn)行硅烷偶聯(lián)劑改性，使其表面帶有高分子基團(tuán)，從而達(dá)到與聚氨酯的相容性更好的效果，并在水性聚氨酯乳化過程中加入聚丙烯酸鈉作為高分子分散劑進(jìn)一步提高納米TiO2 與聚氨酯基體的相容性，從這三方面提高有機(jī)/無機(jī)相的相容性。對制備的復(fù)合乳液成膜制備一系列硅烷偶聯(lián)劑改性的TiO2/水性聚氨酯復(fù)合薄膜，與未改性TiO2/水性聚氨酯復(fù)合薄膜的性能進(jìn)行比較，驗證了改性納米二氧化鈦?zhàn)鳛闊o機(jī)添加相制備的水性聚氨酯復(fù)合薄膜比未改性納米二氧化鈦?zhàn)鳛闊o機(jī)相制備的水性聚氨酯復(fù)合薄膜具有更好的力學(xué)性能、耐水性和耐熱性?！　? 本文還在酸性條件下，通過溶膠-凝膠法制備二氧化鈦，然后在二氧化鈦溶膠狀態(tài)下加入到KH550 封端的聚氨酯中進(jìn)行反應(yīng)，最后加水乳化，制備二氧化鈦/水性聚氨酯雜化材料，通過對此種雜化薄膜進(jìn)行光學(xué)性能、機(jī)械性能等進(jìn)行一系列測試，發(fā)現(xiàn)隨著二氧化鈦的加入和含量的提高，其光學(xué)折射率、紫外吸收強(qiáng)度、耐熱性能、拉伸強(qiáng)度、耐磨性都得到很大的提高，而且通過對雜化薄膜的微觀狀態(tài)進(jìn)行掃描電鏡分析，發(fā)現(xiàn)二氧化鈦是以小于10nm 的粒徑分散在聚氨酯中的，有機(jī)/無機(jī)相的相容性很好，從而減少了因為納米粒子聚集而帶來的一系列性能上的變差，可制得納米級的二氧化鈦/水性聚氨酯雜化材料?！　?

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