纳米材料改性水性聚氨酯的研究进展
功能水性聚氨酯的改性研究进展
产 生羟 基 , 而使 A T S 性 的P 从 PE 改 U分 子 连 接 在 一
起 , 成 三 维 网络 结 构 ( 图 3 oA T S 到 “ 形 见 P E 起 内交
其 外 围 由不 同 的有 机 基 团构 成 , 以 进 行 不 同结 构 可 或性 能 的功 能化 , 构筑 有 机 一 机 纳米 复 合材 料 的 是 无
F g r T e t r e d me s o a e w r tu t r o me y iu e 3 h e i n i n l t o k sr c u ef r d b h n
性 WP U乳 液 。所 得 的 改 性 WP U乳 液 非 常 稳 定 , U P 膜 的耐水性 大大 提高 , 是接 枝量 6 质量 分数 ) 但 %(
的A A P E P DMS 能 明 显 改 善 P 不 u膜 的 拉 伸 性 能 。由 于 上 述 合 成 方 法 工 艺 复 杂 , u F 人 对 此进 行 了 Y eR 等
A T dii a i n o I o e H e P ESmo fc to fPI 1 C 】 s m
杆 硬 度 可 以达 到 4 。 过 A T S 改 性 , U膜 的 2通 PE 的 WP
由于 P u主 链 束 缚 了 共 聚 的 P MS 移 ,与 D 迁 P MS 聚 相 比 , DMS D 共 P 接枝 改 性 WP U更 有利 于 硅 氧 链 段 向涂 膜 表 面 迁 移 和 增 大 WP U膜 对 水 的接 触 角 ,
2 一对。 … r C H 3 静
…
丙烯 酸 接 枝 环 氧 树 脂 二 胺
水性聚氨酯改性研究进展
子材料的合成及应用。
PUA 的核壳结构在提高乳液的耐水性、物理性能 及节约成本上做出了巨大的贡献。研究表明:即使在 相同的原料组成下,具有核壳结构胶粒的聚合物乳液 具有更优异的性能[3]。王平华等[4]系统介绍了几种不 同结构的核壳型水性聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液合 成 方 法 及 各 自 性 能 , 其 中 包 括 A/U 型 、IPN 型 、 A/A-g-U 型 3 种主要的核壳结构形式;讨论了核壳之 间化学键交联结构及互穿网络结构的形成对乳液粒 径、稳定性及乳液涂膜的耐水、耐溶剂等性能的影响。 根据核壳间是否存在交联,可将核壳结构的聚丙烯酸 酯-聚氨酯杂合水分散体分为核壳间无交联和核壳 间交联两种。非交联型 PUA 核壳乳液大部分仍以单纯 PU 和 PA 形式存在,并不能充分发挥出 PU 树脂和 PA 树脂的各自性能特点。交联型核壳结构乳液进一 步改善了 PU 和 PA 的相容性,材料的抗张强度、模量、 硬度、耐久性及稳定性也得到了进一步的提高。对于 具有核壳结构的 PUA 复合乳液的膜表面结构,交联型 的要比非交联型的膜表面结构均匀。 1.1 互 穿 聚 合 物 网 络 技 术( interpenetrating
李延科等[1]用 PA 对 PU 进行共混及共聚改性,比 较结果表明:共聚改性的 PUA 乳液的粒径增大比共混 显著,其热稳定性、剪切强度、耐溶剂性及耐水性也比 共混改性好。徐克文等[2]通过丙烯酸羟乙酯在 PU 链 上采用自由基聚合法接枝 PA,合成了稳定性良好、综 合性能优异的丙烯酸接枝共聚改性水性聚氨酯乳液, 并比较了接枝 PUA、纯 PU 及 PU/PA 共混物的红外谱 图,发现丙烯酸酯改性的水性聚氨酯存在氢键;PU 和 PA 分子链之间形成化学键,能提高其相容性;机械共 混型 PU/PA 体系中,PU 链的硬段与 PA 之间具有一定 的相容性。
纳米粉体材料改性水性聚氨酯的研究进展
广 泛应 用 于涂 料 、 粘 剂 、 物涂 胶 织
收 稿 日期 :0 1 7 3 2 1 0 —1 通 讯联 系 人
产值的 1%。 0 这不仅是因为涂料工
业投 资小 、 效快 、 济效益 高 , 见 经 更
一
应、 量子尺寸效应等 , 拥有一系列 新颖的物理和化学特性 , 在众多领 域特别是在光 、 磁 、 电、 催化等方面
条新 途径 。
近年来 , 其在化_领域得到了 T
一
定的应用 , 其中包括在涂料工业 中的应用 。据统计 , 在发达 的工业 国家内, 涂料产值约 占化学工业年
2水性聚氨酯发展状况
声、 、 磁、 、 光 电、 热 力等特性均会 出
现质变 。 由于颗粒 尺寸变小所 引起 的宏 观 物理 性 质 的变 化 成 为小 尺
寸效应 。
族聚氨酯综合性能差 , 芳香族聚氨 酯 易黄变 , 了提 高水性 聚氨酯 这 为
些 方面 的性 能 , 对水性 聚氨 酯 人们 采 取 了很多 的改性措施 。
Ke r s n n o e ; t r o n o y r t a e c mp st; d f a in y wo d : a op wd r wae b r e p lu e h n ; o o i mo i c t e i o
1 引言
纳 米材 料 是处 在 原 子簇 和宏 观 物体 交 界过 渡 区 的一 种 典 型 系 统 ,其结 构既不 同于体 块材料 , 也 不 同于 单个 的原 子 , 特殊 的结 构 其 层次 使 它具 有 表 面效 应 、体积 效
水性聚氨酯的改性研究新进展
水性聚氨酯的改性研究新进展潘季荣;黄森;肖新颜【摘要】水性聚氨酯(WPU)广泛应用于建筑、涂料、电气绝缘及国防等领域,但是由于WPU制备过程中会引入亲水基团,导致其耐水耐油性、耐化学品性、耐候性等不如人意,需对其进行改性。
本文对WPU的最新改性方法,如有机硅改性、有机氟改性、丙烯酸酯改性、环氧树脂改性、纳米无机材料改性等进行了综述,并对WPU改性研究方向进行了展望。
%Waterborne polyurethane(WPU) had a widely application in the field such as construction,coatings,electrical insulation and defense.However,the special performance of the waterborne polyurethane can not meet the needs of most user duing to the introduction of hydrophilic groups in the synthesis of the polyurethane.Many attention has been paid to improve the water and oil resistance,chemical resistance,weather resistance of WPU.Several modification methods for waterborne polyurethane,including organosilicone modification,organofluorine modification,acrylate modification,epoxy resin modification and nano-material modification WPU,are summarized.And the future development trend of modified WPU is expected.【期刊名称】《河南化工》【年(卷),期】2012(000)003【总页数】5页(P21-25)【关键词】聚氨酯改性;有机硅;有机氟;丙烯酸酯【作者】潘季荣;黄森;肖新颜【作者单位】华南理工大学化学与化工学院,广东广州510640;华南理工大学化学与化工学院,广东广州510640;华南理工大学化学与化工学院,广东广州510640【正文语种】中文【中图分类】TQ323.8水性聚氨酯(WPU)是以水为分散介质,其分散液含有少量或者不含有机溶剂的聚氨酯。
水性聚氨酯的合成与改性研究进展
位 聚合法 。溶胶一 凝胶法是硅烷蟮化合物 的水解生成溶胶 , 水解后 的化 合物与聚合物缩聚形成凝胶。 该方法反应条件温和 、 分散均匀 , 缺点 是 母 体中引人大量的硅酸烷基醋 , 其价格昂贵且有毒 , 并使制得 的纳米材 料 脆性增大 。共混改性 是通过机械 混合 的方法 将纳米粒 子加 入到 P U 中 , 方法工艺简单 、 该 经济 , 但南于纳米粒子颗粒极易 团聚, 以纳米 粒 所 子在 P U中的分散性 很差。因此 , 成功制备纳米涂料 的关键 是选择 合适 的丁艺条件 或对 纳米粒子表 面改性 , 使纳 米粒子能稳 定地 分散到基 料
2 3环氧改性 WP U E 改性 WP P U的 方 法 主 要 有 两 种 : 是 化 学 共 聚 法 , 种 方 法 主 要 一 这 是利用 E 上 的环 氧基和仲 羟基与 P 进行共 聚反应 , 到预聚体 后再 P u 得 在水 中乳化 , 最后得到水性 的 E P改性 P U乳液。据文献报道 , 随着体 系 中E P含量 的不 断增 加 , U的力 学性 能有所 提高 , 是乳液 的稳 定 WP 但 性逐 渐变 差 , 因此 , P的加入量 应严格 控制 在 1%以下 , 是 南于 当 E 0 这 W( PJ 1%时 , 聚 体 黏 度 过 高 而 无 法 乳 化 或 在 预 聚 过 程 中 发 生 凝 E >0 预 胶 。二是形 成互穿 网络 (P , IN)该方法是先合成 P U预聚体 , 再将~定量 的E P均 匀 分 散 到 预 聚 体 中 , 后 将 共 混 物 倒 入 水 中 乳 化 , 此 制 备 的 最 由 乳 液稳定性 随着 E P含量 的 增 加 而 逐 渐 变 羞 。 该 改 性 方 法 的 致 命 弱 点 足乳液储存 稳定性 差 , 这将很大程度 I 一 限制其实 际应厢 。一般 E' l的用 量 为4 %时 , 乳液的稳定性最佳。
水性聚氨酯胶粘剂的开发与应用研究进展
水性聚氨酯胶粘剂的开发与应用研究进展杜郢,代飞,沈千红(江苏工业学院化工系,江苏常州213016) 收稿日期:2007-05-10作者简介:杜郢(1957-),女,高级工程师,从事胶粘剂、特种蜡、切削液及油田化学等研究工作,发表论文30余篇。
摘要:简述了水性聚氨酯胶粘剂的定义,及其在植绒、多种层压制品、复合包装、木材粘接、鞋用以及压敏胶等方面的应用。
介绍了水性聚氨酯胶粘剂的研究现状及多种改性方法的技术特点,如:丙烯酸酯改性、环氧改性、聚硅氧烷改性、纳米材料复合改性等。
指出了水性聚氨酯胶粘剂的发展方向。
关键词:水性聚氨酯;胶粘剂;改性;应用中图分类号:T Q433.4+32;T Q436+.5 文献标识码:A 文章编号:1001-5922(2007)05-0032-04 水性聚氨酯胶粘剂(简称P U 胶)是水性胶粘剂中的重要一类,以其优良的粘接性、突出的耐油、耐冲击、耐磨、耐低温等特性,近年来得到了迅速发展。
1 水性PU 胶的定义及分类水性P U 胶是指聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的胶粘剂。
其分类方法很多,按外观和粒径可分为3类,即聚氨酯乳液、聚氨酯分散液和聚氨酯水溶液。
实际应用最多的是聚氨酯乳液和分散液[1]。
1.1 聚氨酯乳液聚氨酯乳液是指水分散体中含有乳化剂的聚氨酯分散体系。
可通过外乳化法制得。
其粒径>0.1μm,外观白浊。
由于这种聚氨酯不易溶于水,因此需通过强力搅拌,依靠剪切力和大量乳化剂作用将聚氨酯强制乳化分散于水中。
大多数外乳化聚氨酯乳液的产品粒径粗大,且亲水性小分子乳化剂的残留,会影响固化后聚氨酯胶膜的性能,现在已经逐步向自乳化聚氨酯分散液方向发展。
1.2 聚氨酯分散液通常将不含有乳化剂的聚氨酯分散体叫水性聚氨酯分散体,或聚氨酯分散液,其粒径在0.001~0.1μm,外观半透明,可通过内乳化或自乳化法制得。
采用带有成盐亲水基团的物质与预聚体的—NC O 基团反应生成亲水的聚氨酯盐,这种聚氨酯盐不用加入乳化剂,经搅拌可直接分散于水中得到半透明分散体。
纳米改性水性聚氨酯的研究进展
涂 料 工 业
P N &C AI T 0AT NG ND TR I S I US Y
Vo . No. 140 8 Au 201 g. 0
纳 米 改 性 水 性 聚 氨 酯 研 究 进 展 李金玲 王 宝辉 李 , , 莉 , 张钢 强’盖 翠 萍 杨 雪凤 邵 丽 英 隋 , , , , 欣 董 晶 ( .大庆石 油 学院 , 1 化 学化 工 学 院 , 黑龙 江 大庆 13 1 ; .大庆油 田有 限责任 公 司化 工 集 团 , 63 8 2 黑龙 江 大庆 135 ) 643
Re e r h Pr g e s o n — M o ii d W a e b r e Po y e ha e s a c o r s f Na o — d fe i r o n l ur t n
L il g ,W a gB o u iL ,Z a gGa g in G iC iig , iJni n n a h i,L i h n n qa g , a upn
学、 热学 、 电学 、 学 和力学 性 能等 得到显 著 提 高 磁
手 段 和 途径 , 最 有 前 途 的现 代 涂 料 研 究 品种 之~ 。 是
。纳 米
改性水性 聚氨酯 为涂 料向高性能化和 多功能化提供 了崭新 的
Ke  ̄l r y o ds: n na o—mo fe di d;wae bon oy r t a i t r r e p l u e h ne ;p o r s rges
混合原位 聚合生成 聚氨酯 SO 纳米复 合材料 。张帆 等川分别 i,
0 引 言
水性聚氨酯 ( U) WP 涂料 以无 毒 、 低污染 、 易损 伤被涂饰 不
羧基化碳纳米管改性水性聚氨酯的制备与性能研究
羧基化碳纳米管改性水性聚氨酯的制备与性能研究羧基化碳纳米管改性水性聚氨酯的制备与性能研究摘要:本研究通过羧基化处理碳纳米管(CNTs-COOH)来改性水性聚氨酯(PU),研究了CNTs-COOH在PU中的分散性、热稳定性以及对PU性能的影响。
结果表明,CNTs-COOH的加入能够有效提高PU的热稳定性和力学性能,同时保持了PU的水溶性,为制备高性能的水性聚氨酯提供了一种新途径。
1.引言近年来,水性聚氨酯由于其环保、低污染、易加工和应用广泛等优势,逐渐替代了传统的溶剂型聚氨酯。
然而,水性聚氨酯的性能仍然有待提高。
碳纳米管作为一种优秀的纳米填料,其加入可以显著改善聚合物的性能。
因此,将碳纳米管引入水性聚氨酯中进行改性具有重要意义。
2.实验方法2.1 碳纳米管的羧基化处理首先,取适量碳纳米管加入稀盐酸溶液中,并进行超声处理,使其充分分散。
然后,将清洗后的碳纳米管与浓硝酸混合并搅拌,再加入浓硫酸,并进行热处理。
最后,用稀盐酸洗涤,将羧基化碳纳米管(CNTs-COOH)得到。
2.2 羧基化碳纳米管改性水性聚氨酯的制备将CNTs-COOH以一定比例加入水性聚氨酯溶液中,并进行超声处理,使其均匀分散。
随后,加入适量的助剂,并进行机械搅拌,最终得到羧基化碳纳米管改性水性聚氨酯。
2.3 性能测试方法采用透射电镜(TEM)、红外光谱(FTIR)对CNTs-COOH和改性水性聚氨酯进行表征。
热稳定性测试使用热重分析仪(TGA)进行,并分析热失重曲线。
力学性能测试使用万能材料试验机测定改性水性聚氨酯的抗拉强度、断裂伸长率以及硬度。
3.结果与讨论TEM结果显示,CNTs-COOH得到了良好的分散,且与水性聚氨酯互相作用形成了独特的结构。
FTIR结果表明,CNTs-COOH的引入并未改变水性聚氨酯的化学结构。
TGA结果显示,经过羧基化改性的水性聚氨酯在高温下具有更好的热稳定性,热分解温度提高了约50℃。
力学性能测试结果表明,CNTs-COOH的加入明显提高了PU的抗拉强度和断裂伸长率,同时硬度有所增加。
改性水性聚氨酯技术进展
通讯 联系人 : 戈文 , , 许 男 研究员 。
环 氧 改性 水 性 聚 氨酯 在 胶 粘 剂 、 涂料 上 已有 应
维普资讯
・
2・
聚氨 酯 工 业
第 2 卷 l
用 报道 。郭俊 杰 等 。 成 了用 于 粘 接 复 合 薄 膜 的 。合
环氧 树脂 改性 水 性 聚 氨 酯 胶 粘剂 , 性 后 的 胶 粘剂 改
时效 短 ¨ 。共 聚改 性 是 有 机 硅 改性 水 性 聚 氨 酯 最 常 用 的方法 , 过 两端 带 有 反 应 性 官 能 团 的 聚 硅 氧 通 烷低 聚 物 ( 如羟基 硅油 、 氨基 硅 油 、 基 或 烷 氧基 封 氨
聚体 进行 共 聚反 应 , 次是 环 氧树 脂 分 子 上 的 羟基 其 参 与其 反应制 成 预聚体 ,再乳 化 于水 。另外 存 在氨
基 甲酸酯 基 与环 氧基 发 生 开 环 反 应 , 方 法 为 交联 此
反应 。
环 氧树 脂 ( P) 有 许 多 优 良 的性 能 , 易 固 E 具 如 化 、 械强度 高 、 附力 强 、 型 收缩 率低 、 机 粘 成 化学 稳定 性好 、 电绝 缘 性好 、 本 低 ,还 具备 高模 量 、 强度 成 高 和热 稳 定性好 等 特 点 , 已成 为 应 用 广 泛 的 热 固性 早
得 的环氧 树脂 改 性水 性 聚 氨 酯 乳 液 中 , 氧树 脂 与 环
聚氨 酯之 间没 有化 学键 的结 合 ,环 氧树 脂 不具 亲水 性 , 聚氨酯链 中 的羧 基及 聚 醚链 段 对 水 具 有 亲 和 而 性, 当两 者在水 中乳化 时 , 氧树 脂被 包覆 在 聚氨酯 环 链 中 , 可能会 形成 一定 的核. 有 壳结 构 J 。共 聚 法 主 要是 利 用环氧 树脂 链两 端 的环氧 基 优先 与聚氨 酯预
聚氨酯的应用及研究进展
水性聚氨酯胶粘剂的改性及研究进展摘要:本文主要介绍了水性聚氨酯的特点和粘接机理,综述了水性聚氨酯胶粘剂的改性方法及其研究进展。
同时对水性聚氨酯胶粘剂的应用及发展方向进行了展望。
关键词:水性聚氨酯;胶粘剂;改性;应用0 引言以水为分散介质的胶粘剂,称为水性胶粘剂。
水性胶粘剂是胶粘剂的发展趋势之一,与溶剂型胶粘剂相比,其具有无溶剂释放,符合环境保护要求,成本低,不燃,使用安全等特点,因此受到国内外广泛重视。
水性聚氨酯(WPU)胶粘剂是指聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的胶粘剂,也称为水系聚氨酯或水基聚氨酯。
依照其外观和粒径,可将水性聚氨酯分为三类,见表1表1水性聚氨酯按外观和粒径分类外观粒径/μm聚氨酯水溶液透明<0.001聚氨酯分散液半透明0.001~0.1聚氨酯乳液白浊>0.1 其中,后两者在有关文献中并不并不严格区分,统称为聚氨酯分散液或聚氨酯乳液。
实际应用中,水性聚氨酯以聚氨酯乳液或分散液居多,水溶液少。
水性聚氨酯以水为基本介质,具有不燃、气味小、不污染环境、节能、操作加工方便等优点,已受到人们的重视。
1 结构与特性1.1 结构特点聚氨酯的分子链一般由“软段”和“硬段”两部分组成,故聚氨酯又可看作一种含有软链段和硬链段的嵌段共聚物[2]。
其中,软段一般由低聚物多元醇(通常是聚醚、聚酯或聚烯烃二醇)组成,一般呈无规卷曲状态,其玻璃化温度低于室温,链段非常柔软,因而称之为柔性链段(或软段)。
而硬段由多异氰酸酯或其与小分子扩链剂组成,链段比较僵硬,常温下伸展成棒状,链段不易改变自己的构象,因而被称之为刚性链段(或硬段)。
1966年Cooper s.L.等由聚氨酯的线性粘弹性行为首先提出了聚氨酯的微相分离理论[3],指出,聚氨酯中存在大量氢键,聚氨酯独特的柔韧性和宽范围的物性可用两相形态学来解释:聚氨酯的硬段相起增强作用,提供多官能团度物理交联,软段基体被硬段耜区交联。
聚氨酯的优良性能首先是由于微相区形成的结果,而又不单纯是硬段与软段之间的氢键所致。
纳米材料对聚氨酯改性的研究现状
米材 料 和 有机 纳 米材 料 两部 允
对 纳 米材 料
用 ’从 而 提 高 分 子 键 △ ' 且纳 米 s 1 o 2 比较容 易
p ol y u r e t ha n e h a s a l s o ma d e i mp o r t a n t p r o g r e s s . Na n o p a r t i c l e s wi t h a s ma l l s i z e , l a r g e s u r f a c e a r e a ,s u r f a c e e n e r g y a n d s u r f a c e t e n s i o n i n c r e a s e s wi t h p a r t i c l e s i z e d e c ea r s i n g s h a r pl y . Na n o ma t e r i a l s C n a s h o w t h e s ma l l s i z e e fe c t , s u r f a c e e l f b c t , s u b — s i z e e fe c t a n d ma c r o s c o p i c q u a n t u m t u n n e l i n g e fe c t . S o a te f r he t n no a ma t e r i a l mo d i i f e d ol p y u r e t h a ne c o mp os i t e ma t e r i a l wh i l e ma i n t a i n i n g ma n y o f t h e e x c e l l e n t p r o p e r t i e s o f he t p o l y me r ma t e ia r l a l s o h a s ma ny o ft he a d v a n t a g e s o f he t n no a ma t e r i a l s . Th i s p a er p t b c u s e s
纳米材料改性水性聚氨酯的研究进展
中 图分 类 号 :Q 3 . 2 文 献 标 识码 : 文 章编 号 :04 2 4 (0 80 - 0 6 0 T 4 34 3 B 10 - 89 2 0 )2 0 5 — 4
1 . 原位 聚合 法 2
传 统 的溶剂 型 聚 氨 酯 ( U) 料 中 的挥 发 性 有 机 化 P 材
合物 ( o 的排放 量 越来 越受 到 限制 。水 性 P v c) U是 以P U树脂 为基 料 、 以水 为分 散介 质 的一类 材 料 , 其
低 V C值 的环保性 深受 人们 的青 睐 ; O 由于纳 米材 料
复合材 料 的综合性 能会得 到很 大 的改善 ,从而 拓展 了其应 用领 域 , 高了使 用效果 , 提 已成 为 目前 国属 盐等母 体 和有机 聚合
物 的共 溶剂 , 在聚 合物存 在条件 下 , 使共溶 剂体 系 中
的母体 水 解 或缩合 生成 纳米 级 的粒 子并 形成 溶 胶 , 溶 胶 经蒸 发 干燥 转 变为 凝胶 。该 法反 应 条件 温 和 、 分 散均 匀 。 缺点 是母体 大 多为硅 酸烷基 酯 , 其 价格 昂 贵且有 毒 , 而且在 干燥过 程 中 , 由于 溶剂 及小分 子 的
唐 邓 ,刘 都 宝 ,李 莉 ,鲍 俊 杰 ,许 戈 文
20 3 ) 3 0 9
( 徽 大 学化 学 化 工 学 院 , 徽 省绿 色高 分 子 材 料 重点 实 验 室 , 徽 合 肥 安 安 安
水性聚氨酯的改性研究新进展
潘 季 荣 等 : 性 聚 氨 酯 的 改 性 研 究 新 进 展 水
・ 1・ 2
・ 述与 述评 ・ 综
水 性 聚 氨 酯 的 改 性 研 究 新 进 展
潘季荣 , 黄 森 , 肖新颜
( 华南理工大学 化学与化工学院 ,广东 广州 50 4 ) 16 0
摘
要: 水性聚氨酯( U) WP 广泛应 用于建筑 、 涂料 、 电气绝缘及 国防等领域 , 但是 由于 WP U制备过程 中会 1入 亲水 1
关键词 : 聚氨 酯改性 ; 有机硅 ;有机氟 ;丙烯酸酯
中 图 分 类 号 :Q 2 . T 338 文献 标 识 码 : A 文 章 编 号 :03— 4 7 2 1 ) 2— 0 1 0 10 3 6 ( 02 0 02 — 5
Ne Re e r h Pr g e s o o i c to f W a e b r e P0 v e ha w s a c o r s f M d f a i n o i t r o n l ur t ne
环氧 树脂 改性 、 纳米 无 机 材料 改性 等 最新 的改 性 方 法及研 究 进 展 进 行 评 述 , 指 出 WP 并 U未 来 的 发 展 方 向。
性能 , 广泛的应用于胶黏剂 、 纺织 、 涂料和医药等领 1 有 机 硅 改 性
域 ¨ 2。但 是 , 一 的水 性 聚 氨 酯 乳 液 成膜 干燥 时 I 单
c ai g , l crc li s l t n a d d f n e o tn s ee ti a n u ai n ee s .Ho v r t e s e i lp ro ma c o h t r o e oy e o we e ,h p ca e fr n e f te wae b r p lur — n
水性聚氨酯的改性研究进展_颜财彬
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2011年第30卷第12期·2658·化工进展水性聚氨酯的改性研究进展颜财彬,傅和青(华南理工大学化学与化工学院,广东广州 510640)摘 要:综述了水性聚氨酯的改性,包括交联改性、丙烯酸酯改性、环氧树脂改性、有机硅改性、有机氟改性、纳米改性、超支化预聚体改性和复合改性。
比较了不同改性技术的方法和优势,展望了水性聚氨酯的改性发展趋势。
关键词:水性聚氨酯;交联;丙烯酸酯;环氧树脂;改性中图分类号:TQ 323.8 文献标志码:A 文章编号:1000–6613(2011)12–2658–07Research progress of modification technology for waterborne polyurethaneYAN Caibin,FU Heqing(School of Chemistry and Chemical Engineering,South China University of Technology,Guangzhou 510640,Guangdong,China)Abstract:The modification of waterborne polyurethane are summarized,including cross-linking modification,acrylate modification,epoxy resin modification,organic silicon modification,organic fluorine modification,nanomaterials modification,hyperbranched prepolymer modification and multi-modification. The methods and advantages of each modification technology are compared. The modification development of waterborne polyurethane is discussed.Key words:waterborne polyurethane;cross-link;acrylate;epoxy resin;modification聚氨酯(PU)是含氨基甲酸酯结构(—NHCOO—)的多功能聚合物[1],其具有高粘接强度和剥离强度,优异的耐冲击、耐低温、耐油和耐磨性等方面优点,广泛应用于涂料[2]、胶黏剂[3]、皮革涂饰剂[4]、油墨等领域。
纳米蒙脱土改性水性聚氨酯的研究进展
形成 高 度有 序 的准 二维 水性聚氨酯( u 采用水作 为分散介质 , wP ) 具 之 间靠 共 用氧 原子 连 接 , 晶片, 晶胞平 行 叠 置 , 于 21型三 层 夹 心结 构 , 属 : 有不污染环境 、 不易燃烧、 无毒并兼有溶剂型聚氨 酯 的很多优 异性能 而被广 泛应 用于 涂料 、 粘合剂 、 具 有很 高 的 刚性 , 间不 易滑 移 。每 个 结构 单元 层 n 长 宽 0 x0 n 纺织工业 等领域 。 水性 聚氨酯 的耐水 性 、 但 附着 的尺度 约 lm 厚 、 × 为 10 l0nl的片层 ,
MMT属于蒙脱土族矿物 ,天然蒙脱土是一 种层状结构、 片状结 晶的含水铝硅酸盐的土状矿 物, 主要成分为氧化硅 和氧化铝 , 其化学通式为
( lMg )i lO )・ ・HO ( 中 M = a、 A ̄ =s oo H 2( n  ̄) 其 . x l ( M N+
等㈣。 目前所采用的有机改性剂主要有氨基酸、 烷
纳米 蒙脱 土 改性 水性 聚 氨 酯 的研 究 进展
王 焕 徐 恒志 张文荣 许 戈文
( 安徽大学化学化工学 院 安徽省绿色高分子材料重点实验室 合肥 203 ) 3 0 9
摘要 : 纳米蒙脱土 因其特殊结构而在制备纳米复合材料领域起着举 足轻重的作用 。本 文综 述了纳米蒙脱 土改性水性 聚氨酯的制备方法 、 结构表征及 国内外最新研究进展。 关键词 : 水性 聚氨酯 ; 纳米蒙脱土 ; 研究进展
力、 耐热性等尚不及溶剂型聚氨酯 , 因而有必要对 水性聚氨酯进行改性以满足其应用需要[。纳米 3 l 4 ] 粒子具有与宏观颗粒所不同的特殊 的体积效应 、
纳米材料对聚氨酯改性的研究现状
纳米材料对聚氨酯改性的研究现状Current Research on Polyurethane modifi ed by Nanomaterials■乐志威1 吴 燕2 钟世禄3Le Zhiwei1 & Wu Yan2 & Zhong Shilu3(1.2.3.南京林业大学家具与工业设计学院,江苏南京 210037)摘 要:近年来,纳米改性已经成为聚合物改性的主要手段之一,它在聚氨酯中的改性研究也取得了重要进展。
纳米微粒具有尺寸小、比表面积大、表面能和表面张力随粒径的下降急剧增大等特点。
纳米材料可以表现出小尺寸效应、表面效应、子尺寸效应和宏观量子隧道效应等。
因此,经过纳米材料改性的聚氨酯复合材料既保持了高分子材料的许多优异性能,又具有纳米材料的很多优点。
本文着重讨论了常见的几种纳米材料对聚氨酯改性的研究现状及发展前景。
关键词:聚氨酯;纳米材料;改性;聚合物;现状中图分类号:TS664 文献标识码:A 文章编号:1006-8260(2013)05-0090-03 Abstract: IIn recent years, nano-modification has become one of the primary means of polymer-modification, modified polyurethane has also made important progress. Nanoparticles with a small size, large surface area, surface energy and surface tension increases with particle size decreasing sharply. Nanomaterials can show the small size effect, surface effect, sub-size effect and macroscopic quantum tunneling effect. So after the nanomaterial modifi ed polyurethane composite material while maintaining many of the excellent properties of the polymer material also has many of the advantages of the nanomaterials. This paper focuses on the research situation and development prospects of polyurethane modifi ed by several common nanomaterials.KeyWords: Polyurethane; Nanomaterials; Modifi cation; Polymer; Situation聚氨酯(P U)称为聚氨基甲酸酯,它是由有机二异氰酸酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物的聚合而成的。
纳米材料改性水性聚氨酯研究进展_王寅
2015年第34卷第2期CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ・463・化工进展纳米材料改性水性聚氨酯研究进展王寅1,傅和青1,2,颜财彬2,余荣民2 ,夏建荣2(1华南理工大学化学与化工学院,广东广州 510640;2中国科学院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室,福建福州 350002)摘要:综述了近几年纳米材料对水性聚氨酯的改性研究,包括天然高分子纳米材料改性、黏土矿石类纳米材料改性、纳米碳素材料改性、金属与金属氧化物纳米材料改性。
化学改性能提高纳米材料与聚合物基质间的相容性,有利于得到稳定的复合乳液。
物理共混改性能更好地将纳米材料的优异特性赋予复合材料。
在水性聚氨酯中均匀分散的纳米粒子可以显著提高复合材料的热稳定性与力学性能。
开发高效实用的纳米材料有机化改性技术和优化复合材料的制备工艺将是未来制备高性能水性聚氨酯纳米复合材料的发展趋势。
关键词:水性聚氨酯;纳米材料;改性;复合材料;聚合物中图分类号:TQ 323.8 文献标志码:A 文章编号:1000–6613(2015)02–0463–07DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.02.024Research progress of waterborne polyurethane modified bynanomaterialsWANG Yin1,FU Heqing1,2,YAN Caibin2,YU Rongmin2,XIA Jianrong2(1School of Chemistry and Chemical Engineering,South China University of Technology,Guangzhou 510640,Guangdong,China; 2State Key Laboratory of Structural Chemistry,Fujian Institute of Research on Structure of Matter,Chinese Academy of Sciences,Fuzhou 350002,Fujian,China)Abstract:Research progress of waterborne polyurethane modified by nanomaterials,such as natural polymer nanomaterials,clay and mineral nanomaterials,carbon nanomaterials,metal and metal oxide nanomaterials is summarized. Compatibility between nanomaterials and polymer matrix can be improved by chemical modification,which is beneficial to obtain stable hybrid emulsions. Physical blending modification can endow composites more excellent properties of nanomaterials. Nano- particles uniformly dispersed in waterborne polyurethane matrix can significantly improve thermal stability and mechanical properties of nanocomposites. Efficient and practical organic modification technology of nanomaterials and optimization of production technology of nanocomposites will be the development trend to obtain high performance nanocomposites in the future.Key words:waterborne polyurethane; nanomaterials; modification; composites; polymers聚氨酯是一类分子链上含氨基甲酸酯结构的多功能聚合物[1]。
纳米材料改性聚氨酯研究
纳米材料改性聚氨酯研究摘要:本文利用不同碳纳米管材料对钢桥面铺装用聚氨酯材料进行增韧改性,探索了碳纳米管在聚氨酯中的改性工艺,采用荧光显微镜及电子显微镜表征了分散效果;利用冲击缺口试验、拉伸试验验证增韧改性效果。
实验表明碳纳米管材料对聚氨酯低温韧性具有良好的改性效果。
同时利用超声分散等技术解决了纳米材料在聚氨酯中因范德华力而容易发生团簇等问题,保留了纳米材料的良好物理性能。
关键词:纳米材料,聚氨酯,改性评价前言传统沥青材料在现如今道路桥梁铺设中有一些不足,需要新型或改进材料来弥补其缺陷。
聚氨酯(PU)由于其本身具有的耐磨性能好,高弹性便于行车舒适等一系列优点已经成为国内外研究的热门点。
PU一般是由异氰酸酯、多元醇、扩链剂反应生成[1],尽管PU有许多优点,但PU分子链中的基团在高温下可能发生断裂使得耐高温性能不足[2]。
现用纳米材料作为改性剂,在不破坏PU本身良好性能的情况下使得其耐高温,韧性得到增加。
碳纳米管(CNT)具有高强度、高导热以及低热膨胀系数等一系列优点[3],是一种理想的制备高强复合材料的组份。
利用碳纳米管对聚氨酯进行改性,实验并分析其改性后的各项性能。
CNT比表面积大,容易因为分子间的范德华力而发生团聚[4],在聚氨酯中不能均匀分散,这样制得的改性材料效果差,因此需要对其进行处理。
1碳纳米管改性聚氨酯1.1制备改性碳纳米管在1L的多口烧瓶中,加入20.0g的FeSO4·7H2O,再加入200ml的纯净水,用稀H2SO4调节溶液的pH为3,加入4.0g的CNT,超声分散30min。
充分搅拌后,滴加250ml的30%H2O2同时进行降温,处理完毕后搅拌充分时间,冲洗过滤得到改性CNT[5]。
1.2制备改性聚氨酯在500ml的多口烧瓶中加入适量改性碳纳米管,利用超声分散在A组份中,再按比例加入B组份,常温下搅拌混合,反应一定时间后得到碳纳米管改性聚氨酯。
取不同比例的碳纳米管加入聚氨酯进行改进,做多组份实验。
纳米材料改性水性聚氨酯的研究进展
纳米材料改性水性聚氨酯的研究进展综述了纳米材料改性水性聚氨酯几种常用方法的特点和研究进展,指出了纳米材料改性水性聚氨酯存在的问题。
标签:水性聚氨酯(WPU);纳米材料;方法;改性1 前言近年来,随着人们环保意识的增强,水性聚氨酯(WPU)受到越来越多学者的关注。
WPU是以水为分散介质的二元胶态体系,具有不污染环境、VOC(有机挥发物)排放量低、机械性能优良和易改性等优点,使其在胶粘剂、涂料、皮革涂饰、造纸和油墨等行业中得到广泛应用[1~4]。
但在制备WPU过程中由于引入亲水基团(如-OH、-COOH等),因此存在固含量低,耐水性、耐热性和耐老化性差等缺陷,从而限制了其应用范围。
纳米材料具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应等特殊性质,为各种材料的改性开辟了崭新的途径。
通过纳米材料改性的WPU,其成膜性、耐水性和耐磨性等性能均得到显著提高[5]。
2 纳米材料改性WPU的方法2.1 共混法共混法即纳米粒子在WPU中直接分散。
首先是合成各种形态的纳米粒子,再通过机械混合的方法将纳米粒子加入到WPU中。
但在该方法中,由于纳米粒子颗粒比表面积大,极易团聚。
为防止纳米粒子团聚,科研工作者对纳米材料进行表面改性来提高其分散性,改善聚合物表面结构以提高其相容性。
李莉[6]等利用接枝改性后的纳米SiO2和TiO2与WPU共混,制备了纳米材料改性水性WPU乳液。
研究发现,纳米粒子在乳液中分散均匀,无团聚现象;改性后的WPU乳液力学性能比未改性前得到改善和提高;当纳米粒子添加量为0.5%时,WPU乳液的力学性能最佳,吸水性降低了70%,添加的纳米粒子对波长290~400 nm的紫外光有吸收。
李文倩[7]等采用硅烷偶联剂(KH560)对纳米SiO2溶胶进行表面改性,然后将其与WPU共混制备出了WPU/SiO2复合乳液,考查了改性纳米溶胶含量对复合乳液及其涂膜性能的影响。
结果表明,当纳米SiO2/KH560物质的量比为6:1时,改性后的纳米SiO2溶胶的粒径最小且分布较均一。
水性聚氨酯的研究进展
水性聚氨酯概述
• 聚氨酯(PU)是聚氨基甲酸酯的简称。 • 结构:
—[—CO-NH-R-NH-CO-O-R-O—]n— 根据所用原料官能团数目的不同,可以是 线型结构或体型结构。
水性聚氨酯概述
• 水性聚氨酯是指聚氨酯溶解于水或分散于 水中而形成的一种聚氨酯树脂。
• 简称:Waterborne polyurethane(WPU) Polyurethane dispersion(PUD) Aqueous Polyurethane dispersion(APU)
乳液表面张力 乳液黏度
水性聚氨酯常用的表征方法
膜拉伸强度和 断裂伸长率
膜耐水性
乳液稳定性
最低成膜温度
乳胶粒子尺寸
水性聚氨酯的优缺点
• 优点:硬度高、附着力强、耐腐蚀、耐溶 剂好、VOC 含量低等优点。
• 缺点:自增稠性差、固含量低、乳胶膜的 耐水性差、光泽性较低,涂膜的综合性能 较差。这些不足是长期以来困扰其应用的 难点。
纳
米
植
材
物
料
油
改
改
性
性
水
水
性
性
聚
聚
氨
氨
酯
酯
常用三大改性方法
环
有
丙
氧
机
烯
树
硅
酸
脂
改
改
改
性
性
蒙 脱 土 改 性 水 性 聚 氨 酯
有 机 氟 改 性
性
水性聚氨酯的研究进展
国外对高固含量的水性聚氨醋的研究 起步都比较早,并且已经实现了工业化。
如:美国道氏公司的聚氨醋乳液产品 SYNTEGRA YM3l00、SYNTEGRA YM3000及SYNTEGRA YM2100等,可用 作胶粘剂、密封剂、涂料等
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纳米材料改性水性聚氨酯的研究进展作者:张瑾马咏梅安招鹏来源:《粘接》2015年第03期摘要:综述了纳米材料改性水性聚氨酯几种常用方法的特点和研究进展,指出了纳米材料改性水性聚氨酯存在的问题。
关键词:水性聚氨酯(WPU);纳米材料;方法;改性中图分类号:TQ436+.5 文献标识码:A 文章编号:1001-5922(2015)03-0079-041 前言近年来,随着人们环保意识的增强,水性聚氨酯(WPU)受到越来越多学者的关注。
WPU是以水为分散介质的二元胶态体系,具有不污染环境、VOC(有机挥发物)排放量低、机械性能优良和易改性等优点,使其在胶粘剂、涂料、皮革涂饰、造纸和油墨等行业中得到广泛应用[1~4]。
但在制备WPU过程中由于引入亲水基团(如-OH、-COOH等),因此存在固含量低,耐水性、耐热性和耐老化性差等缺陷,从而限制了其应用范围。
纳米材料具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应等特殊性质,为各种材料的改性开辟了崭新的途径。
通过纳米材料改性的WPU,其成膜性、耐水性和耐磨性等性能均得到显著提高[5]。
2 纳米材料改性WPU的方法2.1 共混法共混法即纳米粒子在WPU中直接分散。
首先是合成各种形态的纳米粒子,再通过机械混合的方法将纳米粒子加入到WPU中。
但在该方法中,由于纳米粒子颗粒比表面积大,极易团聚。
为防止纳米粒子团聚,科研工作者对纳米材料进行表面改性来提高其分散性,改善聚合物表面结构以提高其相容性。
李莉[6]等利用接枝改性后的纳米SiO2和TiO2与WPU共混,制备了纳米材料改性水性WPU乳液。
研究发现,纳米粒子在乳液中分散均匀,无团聚现象;改性后的WPU乳液力学性能比未改性前得到改善和提高;当纳米粒子添加量为0.5%时,WPU乳液的力学性能最佳,吸水性降低了70%,添加的纳米粒子对波长290~400 nm的紫外光有吸收。
李文倩[7]等采用硅烷偶联剂(KH560)对纳米SiO2溶胶进行表面改性,然后将其与WPU 共混制备出了WPU/SiO2复合乳液,考查了改性纳米溶胶含量对复合乳液及其涂膜性能的影响。
结果表明,当纳米SiO2/KH560物质的量比为6:1时,改性后的纳米SiO2溶胶的粒径最小且分布较均一。
KH560的加入使纳米SiO2粒子更均匀地分散在聚氨酯乳液中,且SiO2粒子与聚氨酯乳液之间存在一定键合作用,使涂层的耐热性得到显著增强。
当改性SiO2溶胶添加量为5%~10%时,涂膜的硬度、耐磨性、耐划伤性、耐水性等性能明显提高。
王文娟[8]等利用叠氮偶联剂改性纳米蒙脱土(MMT),通过共混法成功合成了WPU/MMT复合材料,考查了WPU/MMT纳米材料的阻燃性能及物理性能。
研究表明,复合材料的热释放速率(HRR)、总热释放速率(THR)和生烟速率(SPR)等性能都明显下降,充分说明叠氮蒙脱土的加入提高了WPU的阻燃性能;当叠氮蒙脱土的添加量为1%时,水性聚氨酯的阻燃效果最佳。
复合材料的硬度、拉伸强度及耐水性也有一定程度的提高。
高翠[9]等采用自制硅烷类改性剂聚乙二醇(s-PEG)对经过酸氧化的多壁碳纳米管(MWNTs)进行表面改性处理,然后通过共混法制备了s-PEG-MWNTs/WPU复合材料。
结果表明,改性后的s-PEG-MWNTs在WPU基体中分散均匀;当s-PEG-MWNTs的添加量为1%时,复合材料的断裂伸长率和拉伸强度有显著的改善,比纯WPU分别提高了152%和597%。
此外,添加5%的s-PEG-MWNTs使复合材料的电阻率下降了近9个数量级。
共混法制备工艺简单、经济,易于实现工业化,且纳米粒子的制备与材料的合成是分步进行的,因而纳米粒子的形态和尺寸可控,适用于各种形态的纳米粒子,具有一定的应用价值。
但由于纳米粒子很容易团聚,均匀分散困难,即使对纳米粒子进行表面处理,也不能从本质上解决问题,因此影响了复合材料的性能。
2.2 原位聚合法原位聚合法指应用原位填充技术,使纳米粒子均匀分散在聚氨酯单体中,然后在一定条件下原位缩合,形成复合材料,从而实现对聚合物的改性。
曲家乐[10]等采用磷酸酯化的聚乙二醇作为改性剂对纳米SiO2表面进行改性,再通过原位聚合法制备纳米SiO2(经表面改性后的)改性WPU乳液。
研究表明,在表面上聚乙二醇基团的富集提高了纳米SiO2与WPU的相容性,可得到贮存稳定性高、性能稳定的水性WPU乳液。
Peng[11]等通过原位聚合法成功制备出了WPU/硅镁土(AT)纳米复合材料。
研究了WPU/AT纳米材料的化学结构、形态、热学行为和机械性能。
结果表明,经有机改性的AT在WPU中分散均匀,从而提高了WPU/AT纳米复合材料的热稳定性、拉伸强度和断裂伸长率。
吕军亮[12]等对采用原位聚合法制备的2组复合材料进行了对比分析。
第1组是普通的碳纳米管(CNTs)直接和WPU复合;第2组是首先采用硅烷偶联剂(KH-570)预处理CNTs,再与WPU复合,然后接上可光固化的功能基团,再经紫外光固化成型。
结果表明,经过KH-570处理的CNTs更均匀地分散在WPU中,当CNTs的质量分数为0.6%时,复合涂膜的拉伸强度为15.34 MPa,断裂伸长率为30.62%,拉伸模量为176.84 MPa,耐冲击强度为10.14kJ/m2,此涂膜具有半导体性质,可用作抗静电材料。
王宁[13]等用硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)对纳米SiO2进行改性,采用原位聚合将改性后的SiO2引入到磺酸型WPU中制备了复合材料,考查了其改性效果和性能。
研究表明,随着改性SiO2含量的增加,复合材料的粒径逐渐增大,耐水性得到明显改善,拉伸强度先增大后减小,断裂伸长率逐渐减小。
当改性SiO2质量分数为2.0%时,复合材料的综合性能最佳。
Qiang[14]等人通过原位聚合法制备了纳米SiO2/WPU复合物,研究了该复合物的结构,热稳定性,硬度和拉伸强度。
结果表明,当SiO2纳米粒子以适当的浓度掺入,复合材料的热稳定性、硬度、耐腐蚀和耐化学品性等性能均有所提高。
Soares[15]等采用原位聚合以氧化锌(ZnO)为填料改性WPU,制备WPU/ZnO密封胶,研究了WPU/ZnO复合材料的填料与聚合物的相互作用、化学结构、热稳定性和机械性能。
结果发现,ZnO填料均匀分散在WPU中,其热稳定性、机械性能、拉伸强度和断裂伸长率都有所提高。
原位聚合法的反应条件温和,粒子在单体中分散均匀,离子的纳米特性无损坏,因该方法过程中只经过一次聚合成型,避免了加热过程中的降解,从而保证了材料各项性能的稳定。
但其在分散和聚合过程中,如果纳米粒子的用量较多,也会存在一定程度的团聚,影响体系的稳定性。
2.3 插层复合法插层法是指将聚氨酯单体插入到无机物夹层间进行原位聚合或将聚合物分子直接插进无机物夹层,进而破环无机物的层状结构,使其剥离成单个层状并在聚合物基体中形成分散的纳米单元,从而聚合得到纳米复合材料,此法适用以蒙脱土(MMT)为主的层状无机纳米粒子。
但由于MMT层间含有大量的无机离子,其亲油性很差,不利于其在有机相中的分散以及对有机物质的吸附[16]。
所以须首先对MMT进行有机改性,使MMT内外表面由亲水性转变为疏水性,降低表面能,改善蒙脱土的界面极性和微化学环境,增大比表面积,使其具有良好的分散性、凝胶性、吸附性和纳米效应[17]。
周威[18]等以IPDI(异佛尔酮二异氰酸酯)、PBA(聚己二酸丁二醇酯)、DMPA(二羟甲基丙酸)和OMMT(有机蒙脱土)为原料,采用插层法制备了OMMT/WPU(有机蒙脱土改性水性聚氨酯)纳米复合材料。
运用红外光谱(FT-IR)法和热失重分析(TGA)法对该纳米复合材料的结构和性能进行了表征,并考查了OMMT含量对该纳米复合材料的热稳定性、疏水性和粘接性能等影响。
结果表明,当w(OMMT)为3%(相对于WPU质量)时,纳米复合材料的综合性能最佳,其初始剥离强度、最终剥离强度、热稳定性、疏水性和耐水解性均有所提高。
王青尧[19]等通过插层聚合法制备了WPU/OMMT复合乳液,研究了该复合乳液的形态及粒径规律随OMMT添加量变化的规律。
当OMMT含量在5%左右时,该乳液具有较好的耐热性,拉伸强度和断裂强度达到最大值。
随着OMMT含量的增大,该复合乳液粒子粒径逐渐增大,耐热性和耐水性增强。
Deng[20]等利用原位插层聚合方法制备了梳状支链水性聚氨酯/有机蒙脱土(CWPU/OMMT)纳米复合材料。
结果表明,OMMT在CWPU中既有插层型也有剥离型,随着OMMT的含量增加,复合材料的粒径增大,粒径分布变宽;当OMMT的用量为3%时,复合材料表现出优异的综合性能。
在80 ℃时,粒径为63.6 nm,拉伸强度为40.2 MPa,弹性模量为20.3 MPa,吸水性为13%,与水的表面接触角>100°。
侯孟华[21]等采用插层聚合法制备了MMT/WPU复合材料。
结果表明,MMT以平均间距不小于4.5 nm分散在WPU基体中。
蒙脱土在基体中的最佳添加量为1%,此时乳液涂膜的断裂伸长率和断裂强度分别提高了43.1%和34.6%,耐水性得到了增强。
还采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(APTMS)偶联剂修饰MMT,再通过插层聚合法制备蒙脱土硅氧烷双重改性水性聚氨酯乳液[22]。
研究表明,MMT以平均间距5.19 nm分散在WPU基体中;复合乳液比纯WPU 具有更优异的热力学性能。
硅烷偶联剂和蒙脱土改性水性聚氨酯具有性能互补的效果。
当加入质量分数为1%的MMT和2%的APTMS时,复合乳液的断裂伸长率和拉伸强度比纯WPU分别提高了17.6%和69.7%,吸水性降低了48.7%。
插层法工艺简单,原料来源丰富、廉价,因无机物是以纳米片层状分布于聚合物有机相中,经适当的处理,能增加复合材料的模量、硬度、阻隔性和耐热性能等,但对材料的永久变形和弹性有一定的影响,但是因该方法只适用于层状无机纳米粒子,应用有一定的局限性。
2.4 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是制备纳米复合材料的一种湿化学法,即将硅氧烷或金属盐等前驱物溶于水或者有机溶剂中,在一定条件下经水解形成溶胶,水解后的化合物与聚氨酯共缩聚,形成凝胶,即有纳米微粒分散的复合材料。
樊武厚[23]等先采用溶胶-凝胶法制备出WPU/SiO2纳米杂化物(WPUS),将WPUS和WPU乳液复配制得复合涂膜,系统地研究了WPUS含量对复合涂膜性能的影响。
结果表明,随WPUS含量增大,复合乳液的平均粒径和多分散指数(PDI)逐渐增大,但平均粒径都保持在100 nm以下;随着WPUS含量从2%渐增至10%时,涂膜的表面粗糙度增大、SiO2分布变得不均匀、拉伸强度及断裂伸长率都表现出先增大后减小的趋势。