【博士】聚氨酯彈性體改性及其復合材料制備研究

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　　【博士】聚氨酯彈性體改性及其復合材料制備研究　　授予學位：博士　　學位授予單位：南京理工大學　　學位年度：2008　　本文綜述了聚氨酯樹脂的發(fā)展以及無機微粒填充高聚物復合材料的研究進展；探討了無機填料表面處理技術(shù)，并利用自由基聚合的方法設(shè)計并合成了嵌段比為100：50：20的PS-b—PBA—b—PMPS嵌段共聚物偶聯(lián)劑，而且以這種偶聯(lián)劑和KH-550為有機處理劑分別對陶瓷微珠等幾種填料進行了有機處理；通過原位聚合法合成了PUE／磨碎玻璃纖維、PUE／陶瓷微珠、PUE／滑石粉、PUE／碳化硅等復合材料；通過FTIR、GPC、NMR等手段對改性后的陶瓷微珠進行了表征，表明陶瓷微珠與有機處理劑之間有強相互作用；通過接觸角、活化率、吸油量、紅外譜圖、偏光顯微照相和粒度分布測試等實驗方法，對玻璃纖維等改性效果進行了表征。結(jié)果表明改性后的無機填料活性增強，明顯要好于未經(jīng)偶聯(lián)劑處理的無機填料；討論了無機材料改性前后活性聚氨酯的特殊機理及各種因素對復合材料力學性能、耐熱性能及耐極性溶劑性能的影響；討論了各種因素對透明PU彈性體性能的影響；通過XRD、TEM、SEM掃描電鏡、FITR、TG熱分析等手段對改性材料進行了表征，充分研究了合成材料的聚合一結(jié)晶，結(jié)構(gòu)一性能的關(guān)系。為聚氨酯改性提供了一種新的方法，同時也為改性聚合物提供了一個新的思路?！　? 研究表明，利用偶聯(lián)劑改性的無機填料，可以使合成的聚氨酯彈性體的力學性能有明顯的提高；但因無機填料本身性質(zhì)的不同，改性后的材料彼此間也有很大區(qū)別，具體如下： 1、對磨碎玻璃纖維改性聚氨酯彈性體進行了系列的研究，結(jié)果表明：經(jīng)過KH550處理的磨碎玻纖在彈性體中分散良好，低于5％添量時性能表現(xiàn)一般；而15％的填加量可以明顯提高彈性體的強度和韌性，拉伸強度由2．64MPa增加到8．05MPa，斷裂伸長率由226％增加到252．5％，硬度由68A增加到75A。經(jīng)過表面處理的磨碎玻纖改性的PU彈性體其耐溶劑性能、耐熱性能均有所提高。　　2、用嵌段共聚物偶聯(lián)劑PS—b_PBA．b—PMPS對陶瓷微珠進行了改性，詳細考察了陶瓷微珠類型、含量對填充型PU彈性體性能的影響，結(jié)果表明：DTA型陶瓷微珠填充效果最好，當填料量15％時，其拉伸強度由7．14MPa增加到14．12MPa，斷裂伸長率由246．1396增加到437．93％，與純PU相比，耐熱性能有明顯提高，但其耐溶劑性能仍比較差?！　?、對滑石粉填充制備的復合材料進行了詳細研究，結(jié)果表明：滑石粉填充量小于5％時對復合材料的各項性能影響不大，但作為填充料可降低改性材料成本；為15％填量時拉伸強度、斷裂伸長率等力學性能略有提高；當填量達到20％時，除硬度外，其它各項力學指標開始下降。通過改性前后的物理性能對比發(fā)現(xiàn)，滑石粉復合材料吸水率、收縮率減小、尺寸穩(wěn)定性較好，耐溶劑性能提高，但耐熱性能沒有太大變化?！　?、用熔融插層法合成了PU彈性體／碳化硅復合材料并進行了系列研究，結(jié)果表明：10％碳化硅填充量在基體中分散性良好；少量的聚合物插入到了碳化硅層間；加入碳化硅后其耐熱溫度提高了20"C，耐溶劑性能有所增強，耐磨性表現(xiàn)最為突出，其耐磨性能要遠遠優(yōu)越于其它合成材料?！　?、研究了合成方法、多異氰酸酯種類、擴鏈劑、固化溫度、固化時間等對透明彈性體的力學性能、光學透明性和熱穩(wěn)定性的影響，結(jié)果表明：改進工藝后的最佳合成條件為，固化溫度為130"C、固化時間為lOh、聚合時間為30min；硬段含量42．6％時效果最佳?！　?

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