低维无机矿物材料增强水性聚氨酯的研究
发布时间：2021-11-20 15:35
水性聚氨酯（WPU）具有无毒、不易燃、环保的特点。目前已广泛应用于涂料、油墨、粘合剂、皮革涂饰剂等领域。但其耐水性、热稳定性和力学性能均低于溶剂型聚氨酯,严重制约了其进一步的应用。解决上述问题的有效途径是在水性聚氨酯中引入具有很好相容性的无机纳米粒子,如添加金纳米粒子、碳纳米管、石墨等可以显著改善所得水性聚氨酯的耐热、耐磨等品质,同时还能有效提升其拉伸强度。近年来,纳米材料由于小尺寸效应、界面效应及量子隧道效应倍受聚合物研究者的关注。低维无机矿物种类繁多,存在着不同维度的晶型矿物（如凹凸棒石黏土为一维纤维状,蒙脱石为二维片层状,白云石为三维立方体状）,不同的维度和晶型将导致不同矿物与聚氨酯树脂的相容性和在其中的分散性的不同,影响所得水性聚氨酯的性能。不同维度矿物间协同增强水性聚氨酯的机制的揭示,将有助于更好的指导低维无机矿物在聚氨酯领域的应用,并为发展其它功能化高分子复合材料时对低维无机矿物种类的选择提供理论支撑。本论文利用凹凸棒石黏土（凹土,PAL）、白云石（DOL）、聚丙烯酸改性凹土、凹土基荧光材料为改性剂,通过机械共混法、原位聚合法制备水性聚氨酯（WPU）复合材料,通过一系列测试...
【文章来源】：淮阴工学院江苏省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同SiO2含量的WPU膜的力学性能Fig1-1MechanicalpropertiesoftheWPUfilmswithdifferentSiO2contents
结合力，被聚合物所包覆的纳米粒子更加容易均匀分散。1.3.3水性聚氨酯/无机纳米复合材料研究进展（1）共混法制备水性聚氨酯复合材料Du等[53]先通过原位法制备了脲基-硅基功能化氧化石墨烯（FGO），然后将FGO与WPU基体通过共混法物理结合制备出WPU/FGO复合材料，如图1-2所示。测试结果表明：FGO与WPU具有良好的分散性和相容性。FGO可以调节WPU/FGOs复合材料的力学性能和阻燃性能，含2wt%FGO的WPU/FGO-2复合材料表现出更好的机械性能、热性能和防火性能（拉伸强度达到17.1MPa、断裂伸长率达到925.0%、极限氧指数23.1%）。图1-2WPU/FGO复合材料及热、力学性能测试Figure1-2WPU/FGOcompositematerialandthermalandmechanicalpropertiestestYang等[54]采用共混法，在合成的水性聚氨酯中加入胶态二氧化硅制备了水性聚氨酯-二氧化硅杂化物。杂化薄膜中二氧化硅的含量在0-50wt%之间变化。实验结果表明，随着二氧化硅含量的增加，杂化溶液的粘度增大，导致杂化膜中二氧化硅颗粒的聚集，硅颗粒与聚氨酯聚合物链的相互作用效果更加显著。所制备的复合薄膜具有较好的热稳定性和力学性能。当二氧化硅含量低于20wt%时，薄膜透明度随二氧化硅含量的增加而降低；当
DI）和聚乙二醇（PEG）为原料制备了新型水性UV固化超支化聚氨酯丙烯酸酯/二氧化硅(HBWPUA/SiO2)纳米复合材料。如图1-3所示：HBWPUA/SiO2-0%和HBWPUA/SiO2-4%固化膜具有相似的热分解过程，表现为三个明显的失重区域。HBWPUA/SiO2-4%混合膜相比HBWPUA/SiO2-0%在三个区域的最高峰值温度分别从195℃、301℃、433℃提高到了203℃、310℃和438℃。因此HBWPUA/SiO2-4%混合膜相比HBWPUA/SiO2-0%具有更好的热稳定性。因为SiO2的加入增加了交联密度，同时SiO2也会引起“屏障效应”，延迟降解产物的挥发，这些都是提高热稳定性的原因图1-3HBWPUA/SiO2-0%和HBWPUA/SiO2-4%的TGA和DTG曲线Fig1-3TGAandDTGcurvesoftheHBWPUA/SiO2-0%andHBWPUA/SiO2-4%Rashti等[58]通过溶胶凝胶法制备出聚氨酯/SiO2纳米复合材料，实验结果表明：通过添加纳米SiO2，聚氨酯的机械性能较未添加前得到了明显提高，并且提高了其生物相容性。Fu等[59]采用原位溶胶凝胶法设计并制备了具有化学结合聚合物基和硅纳米颗粒的水性蓖麻油基聚氨酯/硅基复合材料。实验结果表明，纳米二氧化硅在聚氨酯基体中对提高
【参考文献】：
期刊论文
[1]TiO2/石墨烯纳米复合材料对UV固化水性聚氨酯的改性[J]. 欧阳思,任长靖,程俊,陈刚,黄华莹,李珍珍,赵强. 高分子材料科学与工程. 2018(12)
[2]无机纳米填料改性聚氨酯研究及其应用进展[J]. 周旸,陈枫,谌东中. 高分子通报. 2015(12)
[3]聚氨酯及其复合材料形状记忆性能的研究进展[J]. 周醒,王正君,蔺海兰,王刚,李丝丝,卞军. 塑料工业. 2015(09)
[4]聚氨酯/无机纳米复合材料研究进展[J]. 戴俊,陈焕懿,韦凌志. 化工进展. 2014(09)
[5]聚氨酯/纳米复合材料的制备方法的研究进展[J]. 王冬梅,夏绍灵,张琳琪,邹文俊,曹少魁. 高分子通报. 2011(03)
[6]水性聚氨酯纳米复合材料的研究进展[J]. 蒋蓓蓓,杨建军,吴庆云,张建安,吴明元. 化工新型材料. 2010(06)
[7]水性聚氨酯改性研究进展[J]. 陈志刚. 广东化工. 2007(09)
[8]水性聚氨酯的制备和应用进展[J]. 任伟,徐海涛,杨勇,王炳凯. 聚氨酯工业. 2005(03)
[9]水性聚氨酯新进展[J]. 龙复,寇波,刘洪荣. 涂料工业. 1996(03)
博士论文
[1]聚氨酯/纳米无机复合材料的制备与性能研究[D]. 高晓燕.吉林大学 2011
[2]水性聚氨酯纳米复合材料的制备及性能研究[D]. 彭兰勤.兰州大学 2011
硕士论文
[1]水性聚氨酯/碳纳米复合材料的制备及其性能研究[D]. 孙萌.江南大学 2019
[2]水性聚氨酯乳液的合成与性能研究[D]. 张雪霞.石家庄铁道大学 2017
[3]革用水性聚氨酯的合成及其应用研究[D]. 崔永奎.山东大学 2008
本文编号：3507626
【文章来源】：淮阴工学院江苏省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同SiO2含量的WPU膜的力学性能Fig1-1MechanicalpropertiesoftheWPUfilmswithdifferentSiO2contents
结合力，被聚合物所包覆的纳米粒子更加容易均匀分散。1.3.3水性聚氨酯/无机纳米复合材料研究进展（1）共混法制备水性聚氨酯复合材料Du等[53]先通过原位法制备了脲基-硅基功能化氧化石墨烯（FGO），然后将FGO与WPU基体通过共混法物理结合制备出WPU/FGO复合材料，如图1-2所示。测试结果表明：FGO与WPU具有良好的分散性和相容性。FGO可以调节WPU/FGOs复合材料的力学性能和阻燃性能，含2wt%FGO的WPU/FGO-2复合材料表现出更好的机械性能、热性能和防火性能（拉伸强度达到17.1MPa、断裂伸长率达到925.0%、极限氧指数23.1%）。图1-2WPU/FGO复合材料及热、力学性能测试Figure1-2WPU/FGOcompositematerialandthermalandmechanicalpropertiestestYang等[54]采用共混法，在合成的水性聚氨酯中加入胶态二氧化硅制备了水性聚氨酯-二氧化硅杂化物。杂化薄膜中二氧化硅的含量在0-50wt%之间变化。实验结果表明，随着二氧化硅含量的增加，杂化溶液的粘度增大，导致杂化膜中二氧化硅颗粒的聚集，硅颗粒与聚氨酯聚合物链的相互作用效果更加显著。所制备的复合薄膜具有较好的热稳定性和力学性能。当二氧化硅含量低于20wt%时，薄膜透明度随二氧化硅含量的增加而降低；当
DI）和聚乙二醇（PEG）为原料制备了新型水性UV固化超支化聚氨酯丙烯酸酯/二氧化硅(HBWPUA/SiO2)纳米复合材料。如图1-3所示：HBWPUA/SiO2-0%和HBWPUA/SiO2-4%固化膜具有相似的热分解过程，表现为三个明显的失重区域。HBWPUA/SiO2-4%混合膜相比HBWPUA/SiO2-0%在三个区域的最高峰值温度分别从195℃、301℃、433℃提高到了203℃、310℃和438℃。因此HBWPUA/SiO2-4%混合膜相比HBWPUA/SiO2-0%具有更好的热稳定性。因为SiO2的加入增加了交联密度，同时SiO2也会引起“屏障效应”，延迟降解产物的挥发，这些都是提高热稳定性的原因图1-3HBWPUA/SiO2-0%和HBWPUA/SiO2-4%的TGA和DTG曲线Fig1-3TGAandDTGcurvesoftheHBWPUA/SiO2-0%andHBWPUA/SiO2-4%Rashti等[58]通过溶胶凝胶法制备出聚氨酯/SiO2纳米复合材料，实验结果表明：通过添加纳米SiO2，聚氨酯的机械性能较未添加前得到了明显提高，并且提高了其生物相容性。Fu等[59]采用原位溶胶凝胶法设计并制备了具有化学结合聚合物基和硅纳米颗粒的水性蓖麻油基聚氨酯/硅基复合材料。实验结果表明，纳米二氧化硅在聚氨酯基体中对提高
【参考文献】：
期刊论文
[1]TiO2/石墨烯纳米复合材料对UV固化水性聚氨酯的改性[J]. 欧阳思,任长靖,程俊,陈刚,黄华莹,李珍珍,赵强. 高分子材料科学与工程. 2018(12)
[2]无机纳米填料改性聚氨酯研究及其应用进展[J]. 周旸,陈枫,谌东中. 高分子通报. 2015(12)
[3]聚氨酯及其复合材料形状记忆性能的研究进展[J]. 周醒,王正君,蔺海兰,王刚,李丝丝,卞军. 塑料工业. 2015(09)
[4]聚氨酯/无机纳米复合材料研究进展[J]. 戴俊,陈焕懿,韦凌志. 化工进展. 2014(09)
[5]聚氨酯/纳米复合材料的制备方法的研究进展[J]. 王冬梅,夏绍灵,张琳琪,邹文俊,曹少魁. 高分子通报. 2011(03)
[6]水性聚氨酯纳米复合材料的研究进展[J]. 蒋蓓蓓,杨建军,吴庆云,张建安,吴明元. 化工新型材料. 2010(06)
[7]水性聚氨酯改性研究进展[J]. 陈志刚. 广东化工. 2007(09)
[8]水性聚氨酯的制备和应用进展[J]. 任伟,徐海涛,杨勇,王炳凯. 聚氨酯工业. 2005(03)
[9]水性聚氨酯新进展[J]. 龙复,寇波,刘洪荣. 涂料工业. 1996(03)
博士论文
[1]聚氨酯/纳米无机复合材料的制备与性能研究[D]. 高晓燕.吉林大学 2011
[2]水性聚氨酯纳米复合材料的制备及性能研究[D]. 彭兰勤.兰州大学 2011
硕士论文
[1]水性聚氨酯/碳纳米复合材料的制备及其性能研究[D]. 孙萌.江南大学 2019
[2]水性聚氨酯乳液的合成与性能研究[D]. 张雪霞.石家庄铁道大学 2017
[3]革用水性聚氨酯的合成及其应用研究[D]. 崔永奎.山东大学 2008
本文编号：3507626
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