水性聚氨酯/改性无机纳米颗粒复合材料的制备与性能

发布时间：2023-01-12 22:19

　　水性聚氨酯具有安全环保,不易燃烧,出色的弹性、柔韧性、附着力等优点,常被用来代替溶剂型聚氨酯材料应用于涂料,粘合剂,弹性体,柔性和刚性泡沫,印刷油墨等领域。然而,单一的水性聚氨酯材料性能不佳,主要表现为机械强度低,耐水性差,易热降解,固化成膜速率慢等。为改善水性聚氨酯材料的综合性能、扩大其应用领域,需对水性聚氨酯进行改性。本课题采用多壁碳纳米管与纳米氧化锑锡两种无机纳米颗粒对水性聚氨酯进行改性,制备出了均一分散,性能稳定的水性聚氨酯/多壁碳纳米管与水性聚氨酯/纳米氧化锑锡两种纳米复合材料。第一部分,采用羟基共缩聚方法制备出一系列新型且共价相连的水性聚氨酯/有机硅/多壁碳纳米管（WPU/Si/MWCNT）纳米复合乳液。采用氧化过程与还原过程对作为无机填料的多壁碳纳米管进行改性,使其表面羟基化。3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）被接枝到聚氨酯分子链,其可在乳化阶段发生水解反应产生硅醇基团。同时,硅烷醇基团可以与改性MWCNT表面上的羟基缩合,在改性MWCNT和APTES嵌入的PU基体之间产生共价键。结果表明,与未改性WPU相比,采用APTES和MWCNT改性的WPU/Si/MWCNT复合... 

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 水性聚氨酯简介
        1.1.1 水性聚氨酯的发展历程
        1.1.2 水性聚氨酯的原料
        1.1.3 水性聚氨酯的合成方法
        1.1.4 水性聚氨酯的改性研究
    1.2 水性聚氨酯/多壁碳纳米管复合材料的研究
        1.2.1 碳纳米管结构与性能
        1.2.2 碳纳米管表面预处理
        1.2.3 水性聚氨酯/碳纳米管复合材料的制备
    1.3 紫外光固化水性聚氨酯/纳米氧化锑锡复合材料的研究
        1.3.1 紫外光固化技术
        1.3.2 纳米氧化锑锡的结构与性能
        1.3.3 纳米氧化锑锡的预处理
        1.3.4 水性聚氨酯/纳米氧化锑锡复合材料的制备
    1.4 课题的目的与意义
    1.5 课题研究内容
第二章 水性聚氨酯/有机硅/多壁碳纳米管复合材料的制备与表征
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 主要仪器及原料
        2.2.2 多壁碳纳米管的表面羟基化
        2.2.3 水性聚氨酯/有机硅/多壁碳纳米管复合乳液的制备
        2.2.4 水性聚氨酯/有机硅/多壁碳纳米管复合薄膜的制备
    2.3 测试与表征
        2.3.1 红外光谱表征
        2.3.2 X射线光电子能谱分析
        2.3.3 粒径测试
        2.3.4 高分辨率透射电子显微镜测试
        2.3.5 场发射扫描电子显微镜测试
        2.3.6 热失重分析
        2.3.7 接触角测试
        2.3.8 薄膜耐水性测试
        2.3.9 力学性能测试
        2.3.10 动态机械性能测试
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 改性多壁碳纳米管表面结构
        2.4.2 改性碳纳米管表面元素组成与含量
        2.4.3 改性碳纳米管的表面形貌
        2.4.4 乳液的粒径表征
        2.4.5 薄膜的形貌表征
        2.4.6 薄膜的化学结构
        2.4.7 薄膜的耐水性
        2.4.8 薄膜的机械性能
        2.4.9 薄膜的动态热机械性能
        2.4.10 薄膜的热稳定性
    2.5 本章小结
第三章 紫外光固化水性聚氨酯/纳米氧化锑锡复合材料的制备与表征
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 主要仪器及原料
        3.2.2 表面改性的纳米ATO及其水性浆料的制备
        3.2.3 紫外光固化水性聚氨酯/纳米氧化锑锡复合乳液的制备
        3.2.4 紫外光固化水性聚氨酯/纳米氧化锑锡复合乳液的固化过程
    3.3 测试与表征
        3.3.1 原子力显微镜测试
        3.3.2 薄膜表面自由能测试
        3.3.3 薄膜的凝胶含量测量
        3.3.4 薄膜的光学性能测试
        3.3.5 薄膜的隔热保温性能测试
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 表面改性的ATO纳米颗粒的表征
        3.4.2 薄膜红外分析
        3.4.3 复合薄膜的形貌表征
        3.4.4 薄膜的接触角与表面自由能
        3.4.5 薄膜的凝胶含量与耐水性能
        3.4.6 薄膜的热稳定性
        3.4.7 薄膜的机械性能
        3.4.8 薄膜的黏弹性质
        3.4.9 薄膜的光学性质
        3.4.10 薄膜的保温隔热性能
    3.5 本章小结
第四章 结论
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3730532