聚氨酯_二氧化硅复合材料研究进展
《水性聚氨酯-纳米SiO2复合材料制备及老化性能研究》范文
《水性聚氨酯-纳米SiO2复合材料制备及老化性能研究》篇一水性聚氨酯-纳米SiO2复合材料制备及老化性能研究一、引言随着科技的进步和环境保护意识的提升，环保型水性聚氨酯材料因具有优异的物理机械性能、良好的耐候性和环保性，在涂料、胶黏剂、皮革、纺织等领域得到了广泛应用。
近年来，通过引入纳米材料来改善水性聚氨酯性能已成为研究热点。
本篇论文以水性聚氨酯与纳米SiO2的复合材料为研究对象，通过实验对其制备过程和老化性能进行深入的研究。
二、材料与方法1. 材料水性聚氨酯（WPU）、纳米SiO2、助剂等。
2. 制备方法（1）将水性聚氨酯与适量的纳米SiO2混合，通过机械搅拌使其均匀分散；（2）加入适量的助剂，提高复合材料的稳定性和性能；（3）在适当的温度和压力下，将混合物进行热处理，制备出复合材料。
3. 实验方法采用红外光谱、扫描电镜等手段对复合材料的结构与性能进行表征；通过加速老化实验，研究其老化性能。
三、结果与讨论1. 复合材料的制备通过上述方法成功制备了水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料。
实验过程中发现，纳米SiO2的加入能够显著提高水性聚氨酯的稳定性，并改善其力学性能和耐候性能。
2. 复合材料的结构与性能（1）红外光谱分析表明，纳米SiO2与水性聚氨酯成功复合，两者之间存在化学键合作用；（2）扫描电镜观察显示，纳米SiO2在水性聚氨酯基体中分散均匀，有效提高了基体的力学性能和耐候性能；（3）力学性能测试表明，与未添加纳米SiO2的水性聚氨酯相比，复合材料具有更高的拉伸强度和更好的抗冲击性能。
3. 复合材料的老化性能通过加速老化实验发现，水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料具有优异的老化性能。
在紫外光、高温等恶劣环境下，复合材料的物理机械性能和耐候性能均表现出较高的稳定性。
这主要归因于纳米SiO2的加入，提高了水性聚氨酯的抗老化性能。
四、结论本篇论文通过实验研究了水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料的制备过程及老化性能。
《2024年水性聚氨酯-纳米SiO2复合材料制备及老化性能研究》范文
《水性聚氨酯-纳米SiO2复合材料制备及老化性能研究》篇一水性聚氨酯-纳米SiO2复合材料制备及老化性能研究一、引言随着现代科技的不断发展，聚氨酯（PU）作为高性能聚合物，具有独特的力学、热学及电学性质，已被广泛应用于各领域。
尤其是水性聚氨酯（WPU）因其绿色环保的特性而受到广泛的关注。
将纳米材料引入聚氨酯体系中，能够有效地提高其性能。
本篇论文旨在研究水性聚氨酯与纳米SiO2复合材料的制备方法，以及其老化性能。
二、水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料的制备首先，要了解复合材料的制备方法。
本研究采用了物理共混法和化学交联法两种方法来制备水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料。
具体操作过程包括选择合适的前驱体，对SiO2进行纳米级别的制备与表面处理，然后与水性聚氨酯进行混合或交联反应。
（一）物理共混法物理共混法是一种简单有效的制备方法。
首先，将纳米SiO2与水性聚氨酯进行混合，通过搅拌和分散的方式使两者均匀混合。
然后，通过调节混合比例和分散条件，得到具有不同SiO2含量的复合材料。
（二）化学交联法化学交联法通过在反应过程中引入化学键合作用，使纳米SiO2与水性聚氨酯之间产生更强的相互作用。
首先，将水性聚氨酯进行适当的预处理，然后与纳米SiO2进行反应，形成稳定的化学交联结构。
三、老化性能研究复合材料的老化性能对于其在应用环境中的性能稳定性和使用寿命具有重要意义。
本研究对制备得到的水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料进行了多种条件下的老化实验。
（一）热老化实验在高温环境下，复合材料的性能会受到一定的影响。
通过在高温环境中对复合材料进行热老化实验，观察其性能变化情况。
通过对比不同SiO2含量的复合材料在热老化后的性能变化，评估其耐热性能的改善程度。
（二）紫外老化实验在阳光或紫外线辐射的照射下，水性聚氨酯的表面会发生光氧化反应，导致性能下降。
通过进行紫外老化实验，研究不同条件下紫外辐射对复合材料性能的影响，并评估其抗紫外老化的能力。
《水性聚氨酯-纳米SiO2复合材料制备及老化性能研究》
《水性聚氨酯-纳米SiO2复合材料制备及老化性能研究》篇一水性聚氨酯-纳米SiO2复合材料制备及老化性能研究一、引言随着科技的进步和环境保护意识的提升，环境友好型的水性聚氨酯（WPU）因其出色的物理、化学和机械性能逐渐成为研究热点。
在众多的研究领域中，通过纳米技术的引入，将纳米SiO2与水性聚氨酯复合，形成复合材料，其性能得到显著提升。
本篇论文将针对水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料的制备过程以及其老化性能进行详细的研究与讨论。
二、材料制备（一）实验材料本实验所使用的主要材料为水性聚氨酯（WPU）、纳米SiO2等。
（二）制备过程制备过程主要分为三个步骤：首先，将水性聚氨酯进行预处理；其次，将预处理后的水性聚氨酯与纳米SiO2进行混合；最后，进行复合材料的固化处理。
（三）制备工艺参数本实验中，我们通过调整纳米SiO2的含量、混合温度、混合时间以及固化温度等参数，以寻找最佳的制备工艺。
三、复合材料的性能研究（一）物理性能通过对复合材料的拉伸强度、断裂伸长率等物理性能的测试，我们发现纳米SiO2的引入显著提高了水性聚氨酯的物理性能。
（二）化学性能通过化学稳定性测试，我们发现复合材料具有较好的耐酸碱、耐溶剂等化学性能。
（三）机械性能利用扫描电子显微镜（SEM）等设备对复合材料的微观结构进行观察，我们发现纳米SiO2在复合材料中形成了均匀的分散，这有助于提高材料的机械性能。
四、老化性能研究（一）热老化性能我们将复合材料进行热老化处理，通过对比处理前后的物理、化学和机械性能，发现复合材料具有较好的热稳定性。
（二）光老化性能通过紫外光照射实验，我们发现复合材料在紫外光照射下表现出良好的抗光老化性能。
（三）综合老化性能评价综合考虑热老化和光老化等因素，我们发现水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料具有出色的老化性能，能够满足多种复杂环境下的使用需求。
五、结论本篇论文详细研究了水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料的制备过程及其老化性能。
《水性聚氨酯-纳米SiO2复合材料制备及老化性能研究》范文
《水性聚氨酯-纳米SiO2复合材料制备及老化性能研究》篇一水性聚氨酯-纳米SiO2复合材料制备及老化性能研究一、引言随着现代科技的不断发展，聚氨酯（PU）作为高性能聚合物，具有独特的力学、热学及化学性能，在众多领域得到了广泛应用。
然而，传统聚氨酯材料在长期使用过程中易出现老化问题，导致其性能下降。
为了改善这一状况，本文提出了一种新型的水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料制备方法，并对其老化性能进行了深入研究。
二、材料制备1. 材料选择实验选用水性聚氨酯、纳米SiO2及助剂等作为原料。
其中，水性聚氨酯作为基体材料，纳米SiO2作为增强材料。
2. 制备过程（1）将水性聚氨酯与适量的助剂混合，搅拌均匀；（2）将纳米SiO2加入上述混合液中，进行超声分散处理；（3）将分散均匀的混合液进行浇注、固化，得到水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料。
三、性能研究1. 物理性能通过扫描电子显微镜（SEM）观察复合材料的微观结构，发现纳米SiO2均匀地分散在水性聚氨酯基体中。
这有助于提高复合材料的力学性能和热稳定性。
2. 力学性能对复合材料进行拉伸、压缩等力学性能测试，结果表明，纳米SiO2的加入显著提高了聚氨酯的力学性能。
复合材料的拉伸强度、压缩强度及模量均有所提高。
3. 热稳定性通过热重分析（TGA）和差示扫描量热法（DSC）对复合材料的热稳定性进行研究。
结果表明，纳米SiO2的加入提高了聚氨酯的热分解温度，显著提高了其热稳定性。
四、老化性能研究1. 老化实验方法将复合材料置于不同温度、湿度及光照条件下进行加速老化实验，模拟实际使用过程中的老化过程。
2. 老化性能分析（1）外观变化：通过观察老化前后复合材料的外观变化，评估其抗老化性能；（2）力学性能：对老化后的复合材料进行拉伸、压缩等力学性能测试，分析其力学性能的变化；（3）热稳定性：通过TGA和DSC分析老化后复合材料的热稳定性变化。
五、结果与讨论经过对水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料的老化性能研究，得出以下结论：1. 纳米SiO2的加入显著提高了水性聚氨酯的抗老化性能。
《水性聚氨酯-纳米SiO2复合材料制备及老化性能研究》
《水性聚氨酯-纳米SiO2复合材料制备及老化性能研究》篇一水性聚氨酯-纳米SiO2复合材料制备及老化性能研究一、引言随着科技的不断进步，复合材料在众多领域得到了广泛的应用。
其中，水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料因其优异的物理性能和良好的环境适应性，成为了当前研究的热点。
本文旨在研究水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料的制备过程及其老化性能，以期为该类材料在实际应用中提供理论依据。
二、材料制备1. 材料选择本实验选用水性聚氨酯树脂、纳米SiO2以及适量的溶剂等为原料。
其中，水性聚氨酯树脂具有良好的成膜性、粘结性和耐候性；纳米SiO2则因其优异的物理性能和化学稳定性，常被用于复合材料的增强。
2. 制备过程将水性聚氨酯树脂与溶剂混合，充分搅拌至均匀后，加入纳米SiO2进行共混。
通过调节共混比例、温度和搅拌速度等参数，制备出不同配比的复合材料。
随后，将复合材料进行真空脱泡处理，以消除材料中的气泡。
最后，将脱泡后的复合材料涂布于基材上，干燥后得到所需的复合材料。
三、性能测试1. 力学性能测试通过拉伸试验测试复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和硬度等力学性能指标。
结果表明，随着纳米SiO2含量的增加，复合材料的力学性能得到显著提高。
2. 热稳定性测试采用热重分析仪测试复合材料的热稳定性。
结果表明，纳米SiO2的加入可提高复合材料的热稳定性，有效延缓了材料的热降解过程。
3. 老化性能测试通过人工加速老化试验，模拟复合材料在自然环境中的老化过程。
通过对比老化前后复合材料的性能变化，评估其老化性能。
四、老化性能研究1. 老化过程及机理在人工加速老化过程中，复合材料表面逐渐出现裂纹、变色等现象。
通过分析老化过程中的化学变化和物理性能变化，发现纳米SiO2的加入可有效延缓复合材料的老化过程。
这主要归因于纳米SiO2的优异性能和良好的分散性，使得复合材料在老化过程中具有更好的稳定性和耐候性。
2. 老化性能评价通过对比不同配比复合材料的老化性能，发现纳米SiO2含量较高的复合材料在人工加速老化试验中表现出更好的性能稳定性。
聚氨酯_二氧化硅复合材料研究进展
聚氨酯/二氧化硅复合材料研究进展刘 丹 曾少敏 姚 畅 徐祖顺*(湖北大学材料科学与工程学院 武汉430062)摘 要:综述了二氧化硅的表面改性方法和聚氨酯/二氧化硅(PU/S i O2)复合材料的主要制备方法,讨论了不同粒径、不同形态的Si O2以及表面改性方法对P U/S i O2复合材料性能的影响,介绍了PU/S i O2复合材料的应用,并展望了其发展前景。
关键词:聚氨酯;二氧化硅;制备;性能;应用中图分类号:TQ323.9 文献标识码:A 文章编号:1005-1902(2008)03-0005-05聚氨酯(P U)以其优异的性能在涂料、胶粘剂及橡胶等领域获得了广泛应用,但P U存在不耐高低温及表面性能欠缺等缺点,使其在某些特定领域的应用受到限制。
为满足不同的要求,就必须对PU 进行改性研究。
二氧化硅(S i O2)兼具众多优点,如粒径小、比表面积大、表面有羟基等,在PU中引入S i O2,可有效地提高P U的耐热性、耐水性、力学性能等[1-3]。
但不同的制备方法可得到不同粒径和形态的S i O2,对聚氨酯/二氧化硅(PU/S i O2)复合材料的性能有重要影响,S i O2的表面改性可改善S i O2与聚氨酯复合材料的相容性,提高复合材料的性能。
1 二氧化硅的表面改性方法S i O2与有机体存在严重的相分离问题,且粒间存在隧道效应和分子间氢键等作用,粒子极易团聚。
引入前对S i O2进行表面改性,可消除或减少表面羟基数,使粒子由亲水变为疏水,增强与介质相容性,提高复合材料的性能。
S i O2表面改性有无机改性和有机改性两种,常用无机表面改性如用T i O2对S i O2表面进行包覆,Fe2O3对S i O2的表面进行包覆[4,5],而人们用的更多的是有机表面改性法,根据改性剂的不同,介绍几种最常用的有机表面改性方法。
1.1 硅烷偶联剂改性硅烷偶联剂是一类最常用的能明显改善S i O2表面性能的双官能团改性剂。
聚氨酯／纳米二氧化硅复合材料的研究进展
聚氨 酯 （ Ｕ） 由多异 氰 酸酯 与 多元 醇通 过 加 Ｐ 是 聚反应 而形成 的高 聚物 ， 重 复 结 构单 元 是 氨基 甲 其 酸酯链 段 。聚氨酯 具有 弹性 体 和塑 料 的性 质 ， 有 具
的表 面效 应 、 子 尺 寸 效 应 和 体 积 效 应 等 ， 纳 米 量 使
摘 要 ： 述 了聚 氨 酯 ／ 米 二 氧 化 硅 复 合 材 料 的研 究 进 展 。 主要 介 绍 了纳 米 ＳＯ 对 聚 氨 酯 的 改 性 机 理 、 氨 综 纳 ｉｚ 聚 酯／ 纳米 二 氧 化 硅 复 合 材 料 的 制 备 方 法 ， 对 该 复合 材 料 的发 展 提 出 了 自 己的 看 法 。 并 关键词 ： 聚氨 酯 ｉ 纳米 复合 材 料 ｝ 复合 材 料 制 备 ； 米 二 氧 化 硅 纳 中 图分 类 号 ： Ｑ３ ３ ８ Ｔ ２ ． 文献标识码 ： Ａ 文章 编号 ：６ ４ ９ ９２ ０ ） ５ ００ ４ １ ７ —０ ３ （０ ８０ —０ １ —０
ＳＯ 复合 材料 表 现 出传 统 聚 氨 酯 树 脂 不 具 有 的优 ｉ：
异 性能［ 。聚氨酯 ／ 米 ＳＯ ６ ］ 纳 ｉ 复合 材料综 合 了聚氨
酯 和纳 米 ＳＯ。的优 良特 性 ， ｉ 只要 加 入 少量 的 ＳＯ ｉｚ
良好 的耐磨性 、 力学性 能 和减震性 等 ， 一种用 途广 是
被用来增强 Ｐ 以提高其耐热性［ 。纳米 Ｓ０ 在 Ｕ， ５ ： ｉ２
工业 上通常 称 为 “ 微 细 白炭 黑 ” 超 。纳 米 ＳＯｚ 有 ｉ 特
硅 是 比较常 用 的纳米材 料 。通过 纳米 二氧 化硅对 聚 氨 酯树脂 的改性 ， 高聚 氨酯树 脂 的强度 、 提 韧性 和耐
收 稿 日期 ：０ ８ ０ — １ ２ ０— ５ ９ 作 者 简 介 ： 荣 顺 ， 读研 究 生 ， 麦 在 主要 研 究 课 题是 纳 米 润 滑 油 添 加剂 的制 备 与 摩 擦 性 能 。
聚氨酯二氧化硅纳米复合材料的合成与表征（精）
聚氨酯/ 二氧化硅纳米复合材料的合成与表征摘要：为了取得具有优良分散性的纳米二氧化硅，增强纳米二氧化硅和PU基材的聚合。
纳米二氧化硅首先与一种新的高分子表面活性剂聚合成的聚（丙二醇）酯（PPG）和多聚磷酸（PPA）来改性，接着通过与一系列的聚氨酯（PU）/ 二氧化硅纳米材料进行原位聚合来制备。
通过红外光谱、扫描电镜(SEM)、x射线衍射和TGA，研究纳米二氧化硅的表面改性，微观结构以及纳米复合材料的性能。
研究发现，通过PU /二氧化硅纳米复合材料与PPG-P改进后的纳米二氧化硅具有良好的分散性。
聚氨酯的分段结构在纳米复合材料中没有受到纳米二氧化硅的影响。
前言：聚氨酯（PU）是非常受人关注的工业人造材料，其广泛应用在粘合剂业，服装业，合成皮革业，建筑业，自动化机械业等。
聚氨酯（PU）的聚合体，腐化性，抗辐射性，化学性和机械性能的研究受到广泛的关注。
现在，为扩大PU的应用领域，学者开始向更深的领域对PU进行研究。
以聚合基物的纳米复合物比传统的高分子物质在机械性能，介电磁热光学和声学特性有更好的表现。
此外，一些专门针对填料及聚合物基质之间的界面相互作用的研究。
因此，将纳米材料聚合到PU是一个非常有前景的产业。
在过去的数十年，二氧化硅纳米材料已经广泛应用到高分子领域来提高高分子材料的耐热性，传导性，机械性和导电性。
然而，纳米材料的扩大应用和只表现出于高分子材料较少的差异性，它的应用更专注于减少它的尺寸。
为了能够使纳米材料更好的纳米粒子和聚合基物。
为实现纳米材料的分散性和产量提高的相互兼容，学者使用各种不同的改性剂，如trialkoxy硅烷、硬脂酸、溴化十六烷三甲基铵。
在合适的纳米粒子进行表面改性,不仅可以使得纳米材料在高分子材料中具有更好的分散性和性，也能够链接在高分子材料的化学和物理性质，这样更加能够在这两种互不兼容的材料中产生一种持久的化学联系。
本次试验致力于合成一种改性剂来提高纳米二氧化硅和PU基体的分散性和兼容性，以及通过良好的热稳定性制备一系列的PU /二氧化硅纳米复合材料。
聚氨酯研究进展
聚氨酯研究进展第一篇：聚氨酯研究进展聚氨酯树脂的研究进展摘要：本文综述了聚氨酯目前研究热点，其中包括氟硅改性、水性化、非异氰酸酯聚氨酯和聚氨酯纳米复合材料的研究，指出了聚氨酯未来研究方向。
关键词：聚氨酯；氟硅改性；水性；非异氰酸酯；纳米复合材料Research progress of polyurethaneAbstract：This article reviews the current research focus of polyurethane, including fluorine-modified, water-based, non-isocyanate polyurethane and polyurethane nano-composites, demonstrating future research directions of polyurethane.Keyword: polyurethane;fluorine-modified;non-isocyanate;nano-composites引言聚氨酯树脂(PU)是一种重要的合成树脂，它具有优良的性能，如硬度范围宽、强度高、耐磨、耐油、耐臭氧性能优良，且具有良好的吸振，抗辐射和耐透气性能，具有高拉伸强度和断裂伸长率，良好的耐磨损性、抗挠曲性、耐溶剂性，而且容易成型加工，并具有性能可控的优点；它的产品形态多样，如泡沫塑料、弹性体、涂料、胶黏剂、纤维素、合成革等；因此广泛应用于交通运输、建筑、机械、家具等诸多领域。
1.氟硅改性氟硅改性聚氨酯是目前研究的热点之一，氟硅具有独特的化学结构，其表面能较低，因此在成膜过程中向表面富集，可赋予改性聚合物涂膜优良的耐水、耐油污、耐候、耐高低温使用性能以及良好的机械性能。
常有两种: 一种方法是将含有羟基或胺基的硅氧烷树脂或单体与二异氰酸酯反应，将有机硅氧烷引到水性聚氨酯中，利用硅氧烷的水解缩合交联来改善聚氨酯的性能；另一种方法是在环氧硅氧烷作为后交联剂引入到体系中，形成环氧交联改性聚氨酯体系。
聚氨酯与二氧化硅复合进展
第一章前言近年来随着各国环保法规的确立和环境保护意识的增强，传统溶剂型聚氨酯体系中挥发性有机化合物VOC排放越来越受严格限制，开发和应用水性聚氨酯体系已成为今后的发展方向[1]。
与溶剂型相比，目前水性聚氨酯仍存在耐水耐化学性下降、硬度、耐磨性能差等诸多不足，但通过对水性聚氨酯结构性能、乳化、成膜机理的进一步研究，以及依靠聚氨酯分子的可裁剪特性进行改性处理，与其它高聚物和无机材料复合，相信可开发出低VOC排放、性能卓越的产品。
1.1 聚氨酯离聚体概述1.1.1 聚氨酯的微相分离结构工业上，聚氨酯可用于制备胶粘剂、高档涂料、涂饰剂、密封部件等[2-3]。
在生物材料科学领域，聚氨酯以其优良的力学性能、良好的生物相容性和稳定性被用于制造导液管、血液泵、人工心脏瓣膜，以及药物载体，稳定剂等[4-10]。
聚氨酯优异的性能源于它特殊的微相分离结构。
Cooper.S.L.在研究多嵌段聚氨酯时，于1966年首先提出聚氨酯具有微相分离的本体结构。
聚氨酯可以看成是一种含硬链段（由多异氰酸酯和小分子扩链剂组成）和软链段（通常是聚醚或聚酯二醇，聚烯烃或聚硅氧烷）的嵌段共聚物。
软段使得大分子链易于旋转，伸缩和蠕动，降低聚合物的软化点，硬度和机械强度，熵弹性增加；硬段则束缚大分子链的转动，提高软化点，硬度和机械强度，熵弹性减少。
由于软硬段间的热力学不相容性，软段和硬段能够通过分散聚集形成独立的微区，并且表现出各自的玻璃化温度。
聚氨酯弹性体发生微相分离后，硬段微区分布于软段相中起着物理交联点的作用，赋予聚氨酯卓越的耐磨性能和其它特性[11]。
赵长才研究了HTPB／AP推进剂中聚丁二烯聚氨酯弹性体的微相分离结构[12]。
在HTPB／IPDI弹性体中，由于软、硬段溶解度参数的差值较大，因而弹性体存在微相分离。
加入扩链剂增加了硬段的含量和极性，使硬段更容易聚集在一起形成硬段微区，提高了微相分离程度。
研究中发现增加微相分离度能一定程度地提高拉伸强度或伸长率或同时提高拉伸强度和伸长率。
纳米二氧化硅改性阻燃水性聚氨酯的研制与应用
纳米二氧化硅改性阻燃水性聚氨酯的研制与应用摘要：水性聚氨酯涂料作为性能优良的“绿色涂料”，因其无毒、环保等优点，在很多领域得到了应用，但是也因其阻燃性能不佳，也限制了其在部分领域的应用。
本文主要阐述利用纳米二氧化硅对水性聚氨酯进行改性的机理及改性阻燃水性聚氨酯的应用。
关键词：纳米；二氧化硅；改性；阻燃；水性聚氨酯一、纳米二氧化硅改性阻燃水性聚氨酯机理纳米二氧化硅分子呈三维链状或网状结构，有些还具有三维硅石的结构，表面存在残键和不同键合状态的羟基。
纳米二氧化硅因其尺寸小、比表面积大、表面能高且表面配位不足等特点，易与水性聚氨酯分子结构中的氧发生键合作用，提高水性聚氨酯的键合力。
同时因纳米二氧化硅具有的小尺寸效应及活泼的化学性质，使其容易分布到水性聚氨酯分子链段的空隙中，从而增强水性聚氨酯的密度、强度、韧性及延展性。
纳米二氧化硅改性后的水性聚氨酯同时继承了二氧化硅及水性聚氨酯各自优良的特性，使得改性后产品的综合性能得到提升，大大拓展了其应用范围。
利用二氧化硅改性水性聚氨酯复合材料可将纳米二氧化硅以粉体、溶胶、凝胶等不同形式加入到水性聚氨酯乳液中，改性时，可根据不同的目的合理采用纳米二氧化硅加入方式，以获得不同改性效果的产品。
二、纳米二氧化硅改性阻燃水性聚氨酯方法（一）溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是将纳米二氧化硅前驱物溶于水或有机溶剂中形成均质溶液，然后与聚氨酯单体中的多异氰酸酯反应制备纳米复合材料。
该法主要分为两个步骤，首先生成溶胶，然后再与聚合物缩聚形成凝胶。
纳米二氧化硅中有大量各种各样的羟基，易形成二次粒子，甚至形成团聚体，因此，在应用过程中很难均匀分散在有机聚合物中，颗粒的纳米效应也就很难发挥出来。
为了解决这一难题，可以采用溶胶-凝胶法。
用正硅酸乙酯水解缩合反应制备出二氧化硅，通过硅烷偶联剂乙烯基三乙氧基硅烷对二氧化硅粒子进行表面改性，以丙烯酸和甲基丙烯酸甲酯对纳米二氧化硅包覆进行二次改性，最终得到稳定的纳米二氧化硅分散液。
《水性聚氨酯-纳米SiO2复合材料制备及老化性能研究》
《水性聚氨酯-纳米SiO2复合材料制备及老化性能研究》篇一水性聚氨酯-纳米SiO2复合材料制备及老化性能研究一、引言随着科技的不断进步，新型复合材料在众多领域中得到了广泛的应用。
其中，水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料以其独特的性能和广泛的应用前景备受关注。
该复合材料具有优良的物理、化学和机械性能，能够满足许多工程领域对高性能材料的需求。
因此，对水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料的制备及老化性能进行研究，具有重要的理论意义和实际应用价值。
二、水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料的制备1. 材料选择与准备制备水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料，首先需要选择合适的水性聚氨酯和纳米SiO2。
水性聚氨酯应具有良好的成膜性、柔韧性和耐候性；纳米SiO2则应具有高比表面积、良好的分散性和化学稳定性。
此外，还需准备适量的溶剂、催化剂和其他添加剂。
2. 制备方法水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料的制备主要采用原位聚合法和溶液共混法。
原位聚合法是将纳米SiO2与聚氨酯预聚体混合，在一定的温度和压力下进行聚合反应；溶液共混法则是将纳米SiO2分散在聚氨酯溶液中，然后通过蒸发溶剂得到复合材料。
在实际操作中，可根据需要选择合适的制备方法。
三、水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料的老化性能研究1. 老化过程及条件水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料的老化过程主要包括自然老化和人工加速老化。
自然老化是通过材料在自然环境中的暴露，研究其随时间变化的性能；人工加速老化则是通过模拟实际环境条件，如高温、高湿、紫外线等，以加速材料的老化过程。
在老化过程中，需定期对材料进行性能测试，以观察其性能变化。
2. 性能测试与分析对水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料进行性能测试，主要包括拉伸强度、断裂伸长率、硬度、耐磨性、耐候性等指标。
通过对比不同老化条件下的性能变化，分析纳米SiO2对复合材料性能的影响。
此外，还可采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段观察材料的微观结构变化。
《水性聚氨酯-纳米SiO2复合材料制备及老化性能研究》
《水性聚氨酯-纳米SiO2复合材料制备及老化性能研究》篇一水性聚氨酯-纳米SiO2复合材料制备及老化性能研究一、引言随着科技的不断进步，复合材料在众多领域得到了广泛的应用。
其中，水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料因其优异的物理性能和良好的加工性能，在涂料、胶粘剂、塑料等领域具有广泛的应用前景。
然而，这种复合材料在长期使用过程中，由于受到外部环境的影响，会出现老化现象，导致性能下降。
因此，研究其制备工艺及老化性能具有重要意义。
本文将重点探讨水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料的制备方法，并对其老化性能进行深入研究。
二、水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料制备1. 材料与试剂制备水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料所需的主要原料包括水性聚氨酯、纳米SiO2、溶剂等。
这些原料需符合相关标准，以确保最终产品的质量。
2. 制备方法（1）将纳米SiO2与溶剂混合，进行预处理，以提高其分散性和相容性。
（2）将预处理后的纳米SiO2与水性聚氨酯混合，通过机械搅拌和超声分散等方法，使两者充分混合。
（3）将混合物进行脱泡处理，以去除其中的气泡。
（4）将脱泡后的混合物倒入模具中，进行固化处理，得到水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料。
三、老化性能研究1. 老化实验方法为研究水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料的老化性能，我们采用加速老化实验方法。
将制备好的复合材料样品置于不同温度、湿度和光照条件下，模拟实际使用环境。
通过定期检测样品的性能变化，评估其老化程度。
2. 性能检测指标（1）力学性能：通过拉伸试验和硬度测试等方法，检测复合材料的力学性能变化。
（2）表面性能：通过观察样品的表面形貌、颜色变化等，评估其表面性能的变化。
（3）化学性能：通过化学分析方法，检测复合材料在老化过程中化学结构的变化。
3. 结果与讨论（1）力学性能分析：随着老化时间的延长，复合材料的拉伸强度和硬度逐渐降低，但添加纳米SiO2的复合材料相较于纯水性聚氨酯材料，其力学性能保持时间更长。
聚氨酯／二氧化硅复合材料研究进展
有 机改 性两 种 ， 常用无 机 表 面 改性 如 用 ＴＯ 对 ＳＯ ｉ ｉ
表 面进 行 包 覆 ， ｅ Ｏ 对 ＳＯ 的表 面 进 行 包 覆 ＨＩ ， Ｆ： ｉ ５ Ｊ
醇类 改性 的机 理 是 在 高 温 高 压 下 使 醇 与 ＳＯ ｉ 表 面的羟 基发 生反 应 ， 去 Ｈ Ｏ， 烷氧 基取 代 ＳＯ 脱 用 ｉ
２ ０ ． ｏ ． ３ Ｎｏ ３ ０ ８ Ｖ １２ ＯＬ Ｔ ＮＤＵＳ ＲＹ Ｔ ・５ ・
聚 氨 酯／ 氧 化 硅 复 合 材 料 研 究 进 展 二
刘 丹 曾少敏 姚 畅 徐祖 顺
（ 湖北大学材料科学与工程学院 武汉 ４ ０６ ） ３０２ 摘 要： 综述 了二氧化硅的表面改性方法和 聚氨 酯／ 二氧化硅 （ Ｕ Ｓ 复合材料的主要制备方 Ｐ ／ｉ ） Ｏ
丙基 三 乙氧基 硅 烷 （ Ｐ Ｓ 对 纳 米粉 体 ＳＯ 进 行 改 ＡＴ ） ｉ 性， 发现 在 ＳＯ 表 面 引入 Ａ Ｉ 减 少 无机 一 机 分 ｉ Ｖ Ｓ可 有
Ｓ ｉ 与聚氨 酯复合 材料 的相容性 ， Ｏ 提高 复合 材料
的性能 。 １ 二 氧化 硅 的表面 改性 方法
接枝 了有排斥效应 的有机基 团， 减少 Ｓ ｉ 的团聚 ， Ｏ 且偶联剂带有 的功能性基 团能与有机单体反应 ， 进
一
步增加 粒 子 亲 油 性 ， Ｐ ／ ｉ 为 Ｕ ＳＯ 的功 能 化 提 供 更
多更 好 的 途 径 。 采 用 不 同 偶 联 剂 处 理 ＳＯ 对 ｉ Ｐ ／ ｉ 能会 有不 同影 响。Ｃ ｅ 采 用 ３氨 基 Ｕ ＳＯ 性 ｈｎＳ 一
聚氨 酯 （ Ｕ） Ｐ 以其优 异 的性能 在 涂料 、 粘 剂 及 胶 橡 胶等领 域 获 得 了广 泛 应 用 ， Ｐ 但 Ｕ存 在 不 耐高 低 温及 表 面性 能欠 缺 等缺 点 ， 其 在 某 些 特定 领 域 的 使 应用 受 到 限 制 。为满 足 不 同 的要 求 ， 必 须 对 Ｐ 就 Ｕ 进行 改性 研究 。二氧 化 硅 （ｉ 兼 具 众 多优 点 ， ＳＯ ） 如 粒径 小 、 比表 面积 大 、 面有 羟 基 等 ， Ｐ 中 引入 表 在 Ｕ ＳＯ ， 有效 地 提 高 Ｐ 的 耐 热 性 、 水 性 、 学 性 ｉ 可 Ｕ 耐 力 能 等 ¨－Ｊ ３。但不 同 的 制 备 方 法 可 得 到 不 同粒 径 和 形态 的 ＳＯ ， 聚 氨 酯／ 氧 化 硅 （ Ｕ ＳＯ ） 合 ｉ 对 二 Ｐ ／ ｉ 复
稻壳SiO2／聚氨酯纳米复合材料的制备及性能研究
一
（ 江汉 大学 化学 与环 境工 程学 院 ，湖北 武汉 ４０ ５） ３ ０６
要 ］ 酸处 理后稻 壳 在 ６０ ℃焚 烧 ，得到 比表 面积 为 ２ ２ｍ２ ，纯度 ９ 将 ０ １ ／ ｇ ９ ３％的稻 壳 ＳＯ２ ｉ 纳米 凝聚 体 ，用偶联 剂Ｙ氨丙基 三 乙氧基 硅烷 一
ｅ ；
一
刚
ｗ 聚 氨 酯 （Ｕ） 其 原 料 品 种 多 、性 能 变 化 可 设 计 性 强 等 优 Ｐ 以 点 ，在涂料、胶粘剂、橡胶、塑料等领域获得了广泛应用。聚 氨 酯 性 能 设计 主 要 是 根 据 应 用条 件 的需 要 ， 原 材 料 、合 成 方 从 法、合成工艺、原 料配 比等方面进行 ｌ‘ ｊｊ ‘。近年来随着有机一 无 机 纳 米 杂 化 材 料 研 究 的开 展 ，利 用 无机 纳 米 粉 体 与 Ｐ Ｕ复 合 ， 以 提 高 其 综合 性 能 的研 究途 径 受 到 广 泛关 注 。 ｉ 兼 具 众 多 优 ＳＯ２ 点， 如粒径小、比表面积大、 面有羟基 等， Ｕ中引入ＳＯ２ 表 在Ｐ ｉ ， 可 有效 地 提 高 Ｐ Ｕ的 耐 热性 、耐 水 性 、力 学 性 能 等 』 究 表 。研 明 ：纳 米 ＳＯ 的 品种 、来 源、尺度 、形 态、制 备工艺、表面活 Ｉ官 ｉ 生 能 团 的 数 目等 因 素 直 接 影 响 Ｐ ｕ复 合 材 料 的 机 械 性 能 、耐 热 性 和 尺 寸稳 定性 等 。 Ｊ 稻 壳 中含 有 超 过 ２ Ｏ％的 无 定 形 ＳＯ２将 稻 壳在 一 定 温 度 下 ｉ ， （ ６ ０℃） ＜５ 煅烧 ，可 以得到具有 纳米结构且ＳＯ 含 量最高 可达 ｉ２ ９ ９％的稻壳灰 。研究表明稻 壳灰中的ＳＯ 以纳 米尺度 的凝胶 Ｊ ｉ２ 粒 子 （ ５ ｍ） 松 地 粘 聚 而 成 ，凝 胶 粒 子 之 间含 有 大 量 纳 米 ～ ０ｎ 疏 尺 度 孔 隙（５ ｍ） ］ ＜０ ｎ Ｌ。稻 壳 ＳＯ 比表 面 积 大 、活 性 和 纯 度 高 ， ｇ ｉ２ 其 形态 、 面 羟基 数 目、 寸 等 与 目前 工 业 上通 过 化 学 方法 （ 表 尺 如 气 相 合 成 法 或 水 合 沉 淀 法 ） 到 的 纳 米 ＳＯ 以 及 从 矿 石 提 炼 出 得 ｉ： 来 的ＳＯ 有很多不 同，在 电子、电气、及高性能复合材料 等方 ｉ２ 面具有潜在 的应用价值 。 文章将酸处理后的稻壳在６ ０℃煅烧 ， ０ 得到纯度大于９ ９％ 以 上 的 ＳＯ ， 将 ＳＯ 用 硅 烷 偶 联 剂 ｖ氨 丙 基 三 乙 氧 基 硅 烷 ｉ２ ｉ２ 一 （ ｌ５ ０改性 后 与 Ｐ Ｋｔ ５ ） Ｕ复 合 ， 究不 同组 成 的纳 米 复 合 材 料 的拉 研 伸性能、热稳定性以及吸水性。
聚酯型聚氨酯二氧化硅复合材料与低硬度聚氨酯材料的制备与性能
聚酯型聚氨酯/二氧化硅复合材料及低硬度聚氨酯材料的制备与性能摘要聚氨酯(PU)是一种具有氨基甲酸酯链段重复结构的聚合物，具有很好的耐撕裂和耐磨损性，良好的抗臭氧和耐油性，应用广泛。
气相二氧化硅(俗称白炭黑)具有粒径小、多孔、比表面积大、表面活性高等特性，可用于改善橡胶制品的性能。
聚氨酯/二氧化硅(PU/SiO2)复合材料具有优良的机械性能和良好的耐热性能。
聚氨酯材料的综合性能与其组成的多元醇、多异氰酸酯和扩链剂小分子二胺的种类有关，还与复合材料的微相结构密切相关。
扩链剂3, 5-二甲硫基甲苯二胺(DMTDA)与常用扩链剂MOCA相比，有常温下为液体，操作方便的优点，但是文献中报导不多，本文基于扩链剂DMTDA制备了PU/SiO2复合材料，含有不同交联密度微区的多交联聚氨酯材料，并考察了多交联体系PU/SiO2复合材料的性能以及不同交联方式对性能的影响。
本文以2, 4-甲苯二异氰酸酯(TDI-100)、聚酯多元醇(PEA)、气相SiO2以及3, 5-二甲硫基甲苯二胺(DMTDA)为主要原料，用预聚法合成了PU/SiO2复合材料、多交联体系PU材料以及多交联体系PU/SiO2复合材料，利用SEM、DSC和力学测试考察了材料的性能，并分析了影响材料性能的主要因素。
SEM分析表明：SiO2粒子在PU基体中分散较好。
多交联体系PU/SiO2复合材料的拉伸断裂面呈明显的凹凸不平状态，具有很多纤维状物连接的丘陵状的花纹，这种断裂方式的材料具有更好的韧性和强度。
力学性能测试表明：当预聚体中-NCO基团含量为4%左右，加入SiO2粒子能够明显提高聚氨酯材料的硬度、拉伸强度和耐撕裂性能，但断裂伸长率降低。
当SiO2添加量为3%(相对于多元醇的质量分数)时， PU/SiO2复合材料的综合性能最优。
多交联聚氨酯材料具有比均一聚氨酯材料更好的耐撕裂性能和断裂伸长率，拉伸性能区别不大。
多交联PU/SiO2复合材料具有比均一PU/SiO2复合材料有更好的耐撕裂性能和断裂伸长率，并保持了PU/SiO2复合材料良好的拉伸性能。
热分析法对阳离子型二氧化硅／聚氨酯纳米复合材料相行为的研究
化
学
工
程
师
Ｃ ｅ ｉａ Ｅ 舀ｎｅ ｈｍｃｌ ｎ ｅｒ 文章编号 ：０２—１２ （０ ７ ０ １０ １４ ２０ ） ７一ＯＯ Ｏ ４—０ ２
２０ ０ ７年 ７月 Fra bibliotek热分析 法对 阳 离子 型二 氧化硅 ／ 氨 酯 纳 米 复合 材 料 聚 相 行 为 的研 究
关键词 ： 二氧化硅／ 聚氨酯 ； 纳米复合材 料 ； 热分析法 ； 行为 ； 相 核壳 比
中图分类 号 ：Ｑ ５ ． ７ ００４ 文献标识吗 ： Ａ
ｓｕ ｙｏ ｈ ｓ ｅ ａｉｒｏ ｔ ｎｃｓｉｏｄｏ ｉｅ ｐ ｌｕ ｅｈｎ ＳＯ２Ｐ ｔｄ ｎｐ ａｅｂｈ ｖｏ ｆ ａ ｏｉ ｌ ｉｘｄ／ ｏｙ ｒｔａ ｅ（ ｉ ／ Ｕ）ｎ ｎ ｃｍｐ ｓｅ ｙｔｅｍａ ｎ ｌｓ ｃｉ ｉｃ ａ ｏｏ ｏｉ ｓｂ ｒ ｌ ａ ｉ ｔ ｈ ａ ｙｓ
ＺＨＵ ｎ， ＥＮ Ｙａ ＣＨ Ｙｕ
（ｃｏｌ ｆ ｈ ｍｃｌ ｎｉｅｒ ｇａ ｄＴ ｃｎｌｇ ， ｈ ｎｖｒｉ ｆ ｅｈｏｏ ， ｈ ３ ００， ｈｎ ） Ｓ ｈｏ ｏ ｅ ｉａ Ｅ ｇ ｅｉ ｎ ｅｈ ｏｏｙ Ｗｕ ａ Ｕ ｉｅ ｔ ｏ ｃｎ ｌ Ｗｕ ａ ４ ０ ７ Ｃ ｉａ Ｃ ｎ ｎ ｎ ｓｙ Ｔ ｙ ｇ ｎ
聚合 物 基 纳 米 复合 材 料 是 指 由各 种 纳 米 单元 与 高分 子材 料 以各 种方 式 在 分 子 水平 上 复 合 形 成 的一种 新 型 复 合 材料 。聚 合 物基 纳 米 复合 材 料 的 出现 亦拓展 了复合材 料 的功 能 和应用 ， 将 广泛 渗 定 透于 电子 、 息 、 油 、 工 、 物 、 信 石 化 生 医药 、 保 等诸 环 多领域 Ｌ Ｊ ｌ 。因此 ， 对纳 米 复合 物 进行 深 入 的研 究 是 高分 子工 业发展 的需 要 ， 有重 要 的学 术 和 应用 具 价 值 ， 其研 究相 行 为和相 容性 更 为 人们 所 普遍 关 尤
聚氨酯／纳米二氧化硅／POM复合材料的研究
力 学 性 能 与结 晶性 能 的影 响 。实 验 结 果 表 明 ，Ｔ Ｕ ｎｎ —ｉ Ｐ ／ ａｏＳＯ 的相 互 作 用 能 提 高 Ｔ Ｕ ｎｎ —ｉ 与 Ｐ Ｍ 的 界 面 相 容 性 ， Ｐ ／ ａｏＳＯ， Ｏ 使 Ｔ Ｕ ｎｎ —ｉ 匀 地 分 散 在 Ｐ Ｍ 中 。 当 Ｐ Ｍ／ Ｐ ／ ａｏＳＯ 质 量 比 为 １０ １／ Ｐ ／ ａｏＳＯ２ 均 Ｏ Ｏ Ｔ Ｕ ｎｎ —ｉ ０ ／０ １时 ，与 纯 聚 甲 醛 相 比 ，拉 伸 强 度 提 高 了 ２ ％ ，弹 性 模 量 提 高 了 ７ ． ％ ，冲 击 强 度 提 高 了 １５ ，加 入 复 合 增韧 剂后 ，球 晶 尺 寸大 幅减 小 ；复合 材 料 在 ０ ８３ ７％
（ 连 ｌ 大 学 化 ＿ 材 料 学 院 ，辽 宁 大 连 １６ ３ ） 大 丁业 丁与 ０ ４ １
摘要 ：通过熔 融共混 ，用热塑性 聚氨酯弹性 体 （ Ｐ Ｔ Ｕ）将 纳米二 氧化硅 （ ａ ｏＳＯ ）进 行包覆制备 了复合增 韧 ｎｎ —ｉ 剂 ，然后将复合增韧剂与聚甲醛 （ Ｏ Ｐ Ｍ）进行共混制备了纳米 复合材料 ，研 究 了复合增 韧剂 不同用 量对 复合材料 的
《水性聚氨酯-纳米SiO2复合材料制备及老化性能研究》
《水性聚氨酯-纳米SiO2复合材料制备及老化性能研究》篇一水性聚氨酯-纳米SiO2复合材料制备及老化性能研究一、引言随着科技的进步与新材料研究的深入，复合材料以其独特的性能在多个领域中发挥着重要的作用。
水性聚氨酯作为一种重要的聚合物材料，具有优异的物理机械性能和良好的环保性，被广泛应用于涂料、胶黏剂、塑料等领域。
然而，其耐候性、耐磨性等性能仍需进一步提高。
近年来，纳米技术的出现为复合材料的性能提升提供了新的可能。
纳米SiO2作为一种重要的无机纳米材料，具有优异的力学性能和稳定的化学性质，是增强复合材料性能的理想选择。
因此，本论文研究了水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料的制备及其老化性能。
二、实验材料与制备方法（一）实验材料本实验采用的水性聚氨酯、纳米SiO2等原材料均来自市场上的优质产品。
所有材料在实验前均需进行严格的筛选和预处理，以确保实验结果的准确性。
（二）制备方法采用溶液共混法制备水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料。
首先，将水性聚氨酯和纳米SiO2按一定比例混合，在搅拌条件下形成均匀的混合溶液。
然后，通过控制温度和搅拌速度，使混合溶液中的组分充分反应并形成稳定的复合材料。
三、复合材料的性能研究（一）力学性能通过拉伸试验和硬度测试等方法，研究了水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料的力学性能。
实验结果表明，纳米SiO2的加入显著提高了复合材料的拉伸强度和硬度。
（二）耐候性能通过人工加速老化试验，研究了复合材料的老化性能。
实验结果表明，纳米SiO2的加入有效提高了复合材料的耐候性能，使其在紫外线、高温等恶劣环境下仍能保持良好的性能。
四、老化性能研究（一）老化过程及表征方法采用人工加速老化试验对水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料进行老化处理。
通过观察材料表面变化、测量力学性能等方法，对老化过程进行表征。
（二）老化性能分析实验结果表明，纳米SiO2的加入显著提高了复合材料的老化性能。
在相同的老化条件下，含纳米SiO2的复合材料表面变化较小，力学性能下降速度较慢。
纳米二氧化硅_WPU复合材料性能研究
纳米二氧化硅/WPU复合材料性能研究Study on the Propertres of Nanosilica /WPU Composites目录摘要 (I)Abstract (II)第一章文献综述 (1)1.1 水性聚氨酯简介 (1)1.1.1水性聚氨酯的应用 (1)1.1.2水性聚氨酯的分类 (1)1.1.3 合成水性聚氨酯的原料 (2)1.1.4 水性聚氨酯的改性 (3)1.2 水性聚氨酯纳米复合材料 (4)1.2.1纳米材料改性聚氨酯涂料 (4)1.2.2纳米SiO2的分散 (5)1.3本文的研究思路及内容 (5)第二章纳米二氧化硅/WPU复合材料性能研究 (7)2.1引言 (7)2.2实验部分 (7)2.2.1实验药品 (7)2.2.2实验仪器 (7)2.2.3原料处理 (8)2.2.4合成工艺 (8)2.2.5合成路线 (9)2.3产物表征与性能测试......................................................................... 错误!未定义书签。
2.3.1 乳液固含量的测定......................................................................... 错误!未定义书签。
2.3.2 乳液PH值的测定 ......................................................................... 错误!未定义书签。
2.3.3 乳液粒径测定................................................................................. 错误!未定义书签。
2.3.4 Zeta电位测定 ................................................................................. 错误!未定义书签。
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聚氨酯/二氧化硅复合材料研究进展刘 丹 曾少敏 姚 畅 徐祖顺*(湖北大学材料科学与工程学院 武汉430062)摘 要:综述了二氧化硅的表面改性方法和聚氨酯/二氧化硅(PU/S i O2)复合材料的主要制备方法,讨论了不同粒径、不同形态的Si O2以及表面改性方法对P U/S i O2复合材料性能的影响,介绍了PU/S i O2复合材料的应用,并展望了其发展前景。
关键词:聚氨酯;二氧化硅;制备;性能;应用中图分类号:TQ323.9 文献标识码:A 文章编号:1005-1902(2008)03-0005-05聚氨酯(P U)以其优异的性能在涂料、胶粘剂及橡胶等领域获得了广泛应用,但P U存在不耐高低温及表面性能欠缺等缺点,使其在某些特定领域的应用受到限制。
为满足不同的要求,就必须对PU 进行改性研究。
二氧化硅(S i O2)兼具众多优点,如粒径小、比表面积大、表面有羟基等,在PU中引入S i O2,可有效地提高P U的耐热性、耐水性、力学性能等[1-3]。
但不同的制备方法可得到不同粒径和形态的S i O2,对聚氨酯/二氧化硅(PU/S i O2)复合材料的性能有重要影响,S i O2的表面改性可改善S i O2与聚氨酯复合材料的相容性,提高复合材料的性能。
1 二氧化硅的表面改性方法S i O2与有机体存在严重的相分离问题,且粒间存在隧道效应和分子间氢键等作用,粒子极易团聚。
引入前对S i O2进行表面改性,可消除或减少表面羟基数,使粒子由亲水变为疏水,增强与介质相容性,提高复合材料的性能。
S i O2表面改性有无机改性和有机改性两种,常用无机表面改性如用T i O2对S i O2表面进行包覆,Fe2O3对S i O2的表面进行包覆[4,5],而人们用的更多的是有机表面改性法,根据改性剂的不同,介绍几种最常用的有机表面改性方法。
1.1 硅烷偶联剂改性硅烷偶联剂是一类最常用的能明显改善S i O2表面性能的双官能团改性剂。
它的一端可以和S i O2进行水解缩聚,另一端可以和有机组分进行物理和化学作用[6,7]。
引入偶联剂,不仅在S i O2表面接枝了有排斥效应的有机基团,减少Si O2的团聚,且偶联剂带有的功能性基团能与有机单体反应,进一步增加粒子亲油性,为P U/S i O2的功能化提供更多更好的途径。
采用不同偶联剂处理S i O2对P U/S i O2性能会有不同影响。
Chen S[8]采用3 氨基丙基三乙氧基硅烷(APTS)对纳米粉体Si O2进行改性,发现在Si O2表面引入APTS可减少无机 有机分子间反应,而且引入的氨基可以和NCO基化学键合,这样可以制得PU/Si O2。
接着Chen G D[9]用甲基三乙氧基硅烷(M TES)和 (甲基丙烯酰氧)丙基三甲基氧硅烷(MAPTS)分别对Si O2进行改性,合成了PU/Si O2,发现这两种偶联剂有效地改善了S i O2和P U的反应,P U/S i O2膜的储能模量随S i O2的增加先增后减,而MAPTS改性效果要比MTES改性效果更好。
1.2 醇类改性醇类改性的机理是在高温高压下使醇与S i O2表面的羟基发生反应,脱去H2O,用烷氧基取代S i O2表面的羟基。
游波等[10]在纳米Si O2表面接枝多元醇,经化学键键合后,避免了粒子在树脂中团聚,醇改性Si O2优点在于醇价格低廉,易合成且结构易控制。
52008年第23卷第3期2008.V o.l23N o.3聚氨酯工业POLYURETHANE I NDU S TRY*通讯联系人1.3 异氰酸酯改性结合S i O2表面的特点,在其表面键接高反应活性的 NCO基团,可提高S i O2的反应活性。
欧宝立[11]用过量的甲苯 2,4 二异氰酸酯(TD I)对S i O2进行表面改性,合成了含有高反应活性 NCO基的功能化S i O2粒子(S i O2 TDI)。
键上接的 NCO又可和含 NH2、 OH等基团的聚合物反应,既可通过接枝在S i O2表面的聚合物将Si O2粒子隔开,防止其团聚,又可改善Si O2与聚合物间的粘接状况。
1.4 表面包覆改性表面包覆改性就是将表面改性剂覆盖在S i O2表面,改善粒子表面与聚合物界面的结合力。
张颖[12]用十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对表面包覆A l(OH)3的纳米S i O2进行改性,通过静电吸附作用,实现了SDBS对S i O2进行有机改性的目的,还可使用油酸通过氢键作用包覆S i O2,有效地改善团聚现象。
1.5 烯丙基缩水甘油醚改性Chattopadhyay D K等[13]采用烯丙基缩水甘油醚对Si O2进行改性,使其有双键和羟基,然后与2种不同端基的PU分别反应,形成网状PU/Si O2,大大提高了PU/SO2复合材料的性能。
2 P U/S i O2复合材料的制备方法2.1 共混法共混法是一种最简单、传统的改性聚合物的方法。
Y ang C H等[14]首先合成了水性聚氨酯(WPU),然后把不同含量的S i O2水溶胶直接混入W PU中制得了W PU/S i O2,其热稳定性、模量和力学性能都比纯WPU的好,而且由于S i O2的引入, W PU/S i O2显示透光可调性。
Si O2溶胶一般以水或乙醇作介质,易均匀分散,可直接用于W P U。
也可用粉末S i O2和沉淀Si O2和PU共混[15],亲水性的粉末Si O2使复合材料呈现假塑性和触变性行为,没有影响到PU的T g和力学性能,而沉淀S i O2使两者都降低。
直接共混法简单易行,但是所得复合体系的S i O2与PU交联很少,Si O2在PU中分布不均,很容易产生团聚,往往会导致材料的力学性能下降。
如果先对Si O2进行适当的表面改性处理[12],然后与PU 共混,可提高PU的力学性能。
2.2 原位聚合法原位聚合法是将S i O2加入到单体中,混合均匀后在适当条件下引发单体聚合。
Zhou S X等[16]采用原位聚合法合成了聚丙烯酸酯纳米P U/S i O2复合材料,并与微米S i O2合成的PU/S i O2进行了比较,发现纳米S i O2能显著提高PU/Si O2的硬度、模量、拉伸强度、耐磨性能和户外耐候性,而微米S i O2仅能增强P U/S i O2的硬度和耐磨性能。
由于Si O2的形态不同,得到的PU/S i O2膜的性能也就不同。
Chen Y C[17]制备了一系列粒径和表面 OH不同的纳米S i O2溶胶,然后采用原位聚合方法[8]合成了PU/ S i O2,测试发现T g随S i O2的粒径的增大先增大后减小,粒径在28~66nm范围内T g出现最大值,并与共混法制备的PU/Si O2进行了比较,发现原位聚合中有较多的化学键键合,且Si O2的分散性好,两种方法制备的PU/S i O2的T g都随纳米Si O2含量的增加而增加,而原位法得到的PU/Si O2的T g高于共混法的T g。
在原位聚合中,也可采用硅烷偶联剂对Si O2进行改性,如Chen G D[18]先用4种硅烷偶联剂:甲基三乙氧基硅烷(MTES)(短链,不含C C)、辛基三乙氧基硅烷(OTES)(长链,不含C C)、乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)(短链,含C C)、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MATM S)(长链,含C C)对纳米S i O2溶胶进行改性,再与丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸及异氰酸酯进行聚合,得到丙烯酸改性的W P U/S i O2。
研究发现S i O2进行偶联剂改性后,PU/Si O2的耐磨性能提高,而且发现长链硅烷偶联剂改性Si O2,使P U/S i O2的静态力学性能和透明度高于短链偶联剂改性PU/S i O2,但是储能模量比短链的改性效果差。
含有双键的硅烷偶联剂能与丙烯酸化学键接,并发现MAT M S改性后的S i O2比VTES改性后的S i O2更易与丙烯酸单体聚合。
相比于共混法,原位聚合中单体分子很小,粘度低,S i O2在P U中能均匀分散,保持很好的特性,且膜有更好的力学性能。
此法和共混法一样,聚合步骤简易,操作方便,是一种实用性很强的聚合方法。
2.3 溶胶 凝胶法溶胶 凝胶法是制备有机 无机复合材料最有前景的技术,使用无机前驱体在聚合物中发生水解缩聚形成无机网络,将聚合物包埋在无机网络中制得复合材料,聚合物与无机网络既可是简单包埋与被包埋,也可是化学键相接,采用这种方法可使无机相在材料中很均匀的分散。
常用于制备S i O2的前驱体有四乙氧基硅烷(TEOS),乙烯基三甲氧基硅烷6聚氨酯工业 第23卷(VT M S)等。
Cho JW等[19]采用TEOS进行溶胶 凝胶反应生成TEOS质量分数为5%、10%、20%、30%的PU/S i O2,并对PU/Si O2的形状记忆和力学性能进行了研究,发现PU/S i O2的形状保持力和形状恢复力均达80%以上,力学性能得到了提高,TEOS质量分数为10%的PU/Si O2有最大的断裂应力,断裂伸长率和模量。
采用溶胶 凝胶法制备S i O2,溶剂、温度、反应时间和反应介质对粒径和形态都有影响, Chen Y C[17]采用溶胶 凝胶法合成出了一系列的S i O2溶胶,发现在H2O/TEOS/E t O H比值不变的情况下,NH3/TEOS加入量增大,S i O2粒径增大, PU/S i O2的粘度随之先增大后减小。
为避免S i O2溶胶给聚合物性能带来负面影响,常用硅烷偶联剂对S i O2溶胶进行改性,然后再参与聚合。
由于溶胶 凝胶法反应条件较温和,S i O2在聚合物中分散更均匀,与聚合物分子链间的相互作用也更强,因而得到了广泛应用。
3 应用3.1 在泡沫塑料中的应用S i O2对聚合物可以起到增强增韧的作用,近年来,S i O2被广泛用于P U泡沫塑料体系。
纯PU泡沫塑料表现出相对低的拉伸强度和压缩强度,而通过添加S i O2,P U泡沫塑料的压缩强度、模量和尺寸稳定性得到增强。
王军等[20]制得了一种纳米S i O2增强硬质P U泡沫塑料,通过SE M分析表明, S i O2均匀分散在P U中。
S i O2添加量较低时,压缩强度和冲击强度有一定提高,但会引起粘度迅速增加,导致发泡困难,纳米S i O2质量分数为7%时,压缩强度和冲击强度开始下降。
谢海安等[21]制备的PU/S i O2硬质泡沫塑料的TE M显示,S i O2在PU/Si O2中呈球状,粒径分布在50~70nm。
随S i O2含量增加,PU/Si O2硬质泡沫塑料的吸水率先升后降,拉伸强度显著提高,冲击强度缓慢增大,而压缩强度先缓慢降低,到S i O2质量分数为0 9%时才急剧增大。
3.2 在涂料中的应用PU以它优异的耐化学性、抗静电性、低温柔顺性在涂料领域获得了广泛的应用。