【碩士】水性聚氨酯復合材料的制備及其表征

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　　【碩士】水性聚氨酯復合材料的制備及其表征　　授予學位：碩士　　學位授予單位：中國科學技術(shù)大學　　學位年度：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，我們對其進行無機納米TiO2 改性，這是因為無機納米TiO2 具有化學穩(wěn)定性好、力學強度高、高紫外吸收等一系列優(yōu)點，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，在制備的復合材料中易成為應力集中點，從而限制了它的使用。為了獲得納米粒子在有機高分子基體中的高分散性，對納米粒子進行有機改性，成為最近研究的熱點，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、超聲分散的機械強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遠強于納米粒子與聚氨酯高分子間的作用力導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行研究，第一種是：采用高速攪拌、超聲分散的機械強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 進行硅烷偶聯(lián)劑改性，使其表面帶有高分子基團，從而達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/無機相的相容性。對制備的復合乳液成膜制備一系列硅烷偶聯(lián)劑改性的TiO2/水性聚氨酯復合薄膜，與未改性TiO2/水性聚氨酯復合薄膜的性能進行比較，驗證了改性納米二氧化鈦作為無機添加相制備的水性聚氨酯復合薄膜比未改性納米二氧化鈦作為無機相制備的水性聚氨酯復合薄膜具有更好的力學性能、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 封端的聚氨酯中進行反應，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行光學性能、機械性能等進行一系列測試，發(fā)現(xiàn)隨著二氧化鈦的加入和含量的提高，其光學折射率、紫外吸收強度、耐熱性能、拉伸強度、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/無機相的相容性很好，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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