异氰酸酯化碳纳米管/热塑性聚氨酯复合材料的原位制备及性能研究

发布时间：2024-04-22 18:38

　　选用聚氨酯常用原料甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)对碳纳米管(CNT)进行表面改性,制得异氰酸酯功能化CNT(CNT-NCO);再经原位聚合使CNT-NCO参与聚氨酯基体聚合反应,制备CNT-NCO/热塑性聚氨酯弹性体(TPU)复合材料。采用FT-IR、TG、DSC、XRD、SEM、维卡软化温度和拉力试验机等测试手段,表征分析了CNTNCO的表面结构及其含量对CNT-NCO/TPU复合材料结构与性能的影响。结果表明,TDI成功对CNT进行了表面改性;CNT-NCO的加入降低了TPU微相的分离程度,其异相成核作用提高了TPU硬段相的结晶性能;CNTNCO/TPU复合材料耐热性能和力学性能明显提高,与纯TPU相比,当CNT-NCO含量为0.1%(wt,质量分数)时,复合材料维卡软化温度提高32℃,拉伸强度提高约15MPa,断裂伸长率提高约21%。

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【部分图文】：

图1异氰酸酯功能化CNT及其TPU复合材料原位制备流程

采用原位聚合法制备CNT-NCO/TPU复合材料：称取计量CNT-NCO[分别为TPU重量的0.1%(wt，质量分数，下同）、0.3%和0.5t%]于三口烧瓶中，依次加入计量MDI和PCL，加热至80℃，恒温反应2h，得到异氰酸酯基团（NCO）封端的预聚体，依据ISO14896....

图2CNT、CNT-COOH和CNT-NCO的FT-IR谱图

图2为CNT、CNT-COOH和CNT-NCO的FT-IR谱图，由图可见，CNT经酸化处理后得到的CNT-COOH，在1720、1400和1200cm-1附近出现羧酸基团C?O伸缩振动峰、O—H变形振动峰和C—O伸缩振动峰。异氰酸酯功能化CNT后得到的CNT-NCO,3300cm....

图3CNT、CNT-COOH和CNT-NCO的TG曲线及CNT-NCO的DTG曲线

图3为CNT、CNT-COOH和CNT-NCO的TG/DTG曲线，由图可见，CNT在整个测试温度范围内基本没有重量损失，具有良好的热稳定性。CNT-COOH表现出酸化CNT特有的热失重曲线特征[11]。相对CNT和CNT-COOH的热失重过程，CNT-NCO的热失重过程略显复杂，....

图5TPU(a）和CNT-NCO/TPU复合材料（b—d）的DSC曲线

图5为TPU和CNT-NCO/TPU复合材料的DSC曲线，由图可见，CNT-NCO的加入及其含量变化对复合材料内部微观结构产生了影响。由图可见，纯TPU基体的软段玻璃化转变温度（Tgs）约为-44.86℃，CNT-NCO的加入使复合材料Tgs移向高温；纯TPU基体在47.86℃和....

本文编号：3962104