纳米材料改性水性聚氨酯的研究进展
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分散方 法和水性 Ｐ Ｕ纳 米 复 合 材 料 的 制 备 方 法 ， 对 纳 米 技 术 在 水 性 Ｐ 中 的 发 展 应 用 作 了 展 望 。 并 Ｕ 关键 词 ： 米 材 料 ； 性 聚 氨 酯 ； 合 材 料 ； 展 纳 水 复 发
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
摘要 ： 综述 了纳米材 料改性 水性 聚氨酯 （ ｕ 研 制的 进展 情况 ， Ｐ） 介绍 了纳米材 料在 水性 Ｐ Ｕ乳液 中 的
１ ． 溶胶一 ３ 凝胶 法
子隧道 效应 等特殊性 质 ，它 的加入可 以大 大提 高材 料 的耐 冲击性 、 附着力 、 耐老 化性 、 腐蚀 性 和抗 紫 耐 外 线等 性能 ， 因此 ， 纳米 材料和 纳米技 术近 年来 也越
来越受 到人 们 的关 注和 重视 。采用合 适 的方法将 纳 米粒 子与水 性 Ｐ Ｕ进行 复合 ， 所制得 的纳米 水性 Ｐ Ｕ
１ 水性 Ｐ 纳 米 复合 材 料 的 制 备 方 法 Ｕ
水性 Ｐ Ｕ纳 米 复 合 材 料 的制 备 方 法 主 要 有 机 械共 混 法 、 位 聚合 法 、 原 溶胶一 凝胶 法 和插 层 复 合法 等【 。 １１ 纳米分 散液与 水性 Ｐ ． Ｕ的 剪切 共混
挥发 ， 材料 内部产 生 收缩应 力 ， 使 导致 材 料脆 裂 ， 因
许 多 无机 物 （ 硅 酸盐类 粘 土 、 酸 盐 类等 ） 如 磷 具
有 层状 结构 ，层 问可 以嵌 入 有机物 。通 过合适 的方
法将单 体或 聚合 物插入 片层 之 间 ， 再将厚 １ ｍ和宽 ａ １０ａ ０ ｍ左 右 的片层结 构基体 单 元剥 离 ， 其均 匀分 使
散于 聚合物 中 ，从 而实 现 聚合物与 无机层 状 材料在 纳米尺 度上 的复 合 。
性 剂 等处理 外 ，还 可采用 高速 分散 或超声 波辅 助分 散 。 混法 主要包 括溶 液共混 和乳 液共混 法 ， 中溶 共 其
收稿 日期 ：０ ７ １－ ９ 修回 日期 ：０ ７ １— ８ ２０ — ０ ２ ； ２０—１２ 。
作者简介 ： 唐邓 （９ ３ ）安 徽 怀 远 人 ， １８一 ， 研究 生 ， 究 方 向为 水 基 聚 氨 酯 。Ｅ ｍａ ： ｎ ｄｎ １２ ＠１６ｔｎ 研 － ｉ ｔ ｇ ｅｇ ２５ ２ ． ｉ ｌａ ｏ
此很难 获得 大面 积或较 厚 的纳米复 合涂层 。
１４ 插 层复 合法 ．
共混法 制备 材料 主要可归 纳为 三步 ：① 制 备 纳 米粒 子 （ 面处理 ）② 合成树 脂 ； 均匀 混合两 种物 表 ； ③ 系。 这种方 法 的优 点在 于操作 简便 ， 点 在于 纳米粒 难
子 的均匀分 散 。 因此除 采用分 散剂 、 联 剂或表 面活 偶
●
０ 前
言
液共 混 的制备过 程大 致为 ：将基 体树脂 溶 于 良溶剂
随着人 们 生活 水平 的提 高及 环 保 意识 的增 强 ，
中； 然后 加 入 纳米 粒 子 ， 分 搅拌 使 之均 匀 分散 ； 充 最 后 成膜 、 固化 。乳液共 混法 需要 先制备 聚合 物乳液 ， 然后 与 纳米粒 子混合 ， 最后 成膜 。
具 有小 尺寸效 应 、 面效应 、 子尺寸 效应 和宏 观量 表 量
首 先将纳米 粒 子分散 在单体 溶液 中 ，然后使单 体 进行 聚合 。该法 反应条 件温 和 ，粒 子在 单体 中分 散 均匀 ， 其使 用有 较大 的局 限性 （ 适合 于含有 金 但 仅
属、 硫化 物或 氢氧化 物胶 体粒 子的溶 液 ） 。
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中 国 胶 粘 剂
一
２０ ０ ８年 ２月第 １ 卷 第 ２ ７ 期
Ｖ １１ ． Ｆ ｂ ２ ０ ｏ ．７ Ｎｏ２， ｅ ． ０ ８
５ 一 ６
ＣＨＩ ＮＡ ＡＤＨＥＳ ＶＥＳ Ｉ
纳米 材 料 改性 水 性 聚 氨酯 的研 究进 展
通 讯 作 者 ： 戈 文 。Ｅ ｍａ ：ｕｗ ｈｎ ． ｒ 许 － ｉ ｘ ｇ ＠ｃｉａ ｏ ｌ ｃｎ
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第 １ ７卷第 ２期
唐 邓 等 纳 米材 料 改 性 水 性 聚氨 酯 的研 究进展
一５ ７—
２ 纳 米 材 料 在 水性 Ｐ 中 的应 用 ｕ
２ １ 纳 米金属／ ． 水性 Ｐ 复合材 料 的研 制 Ｕ Ｈｓ ［等 用 纳 米 金 属 改 性 水 性 Ｐ 获 得 了 含 ｕ Ｕ， ００ ４３ ． ％纳米金 属 （ ｍ） 聚醚型水 性 Ｐ ０ ５ｎ 的 Ｕ乳 液 ， 经
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
摘要 ： 综述 了纳米材 料改性 水性 聚氨酯 （ ｕ 研 制的 进展 情况 ， Ｐ） 介绍 了纳米材 料在 水性 Ｐ Ｕ乳液 中 的
１ ． 溶胶一 ３ 凝胶 法
子隧道 效应 等特殊性 质 ，它 的加入可 以大 大提 高材 料 的耐 冲击性 、 附着力 、 耐老 化性 、 腐蚀 性 和抗 紫 耐 外 线等 性能 ， 因此 ， 纳米 材料和 纳米技 术近 年来 也越
来越受 到人 们 的关 注和 重视 。采用合 适 的方法将 纳 米粒 子与水 性 Ｐ Ｕ进行 复合 ， 所制得 的纳米 水性 Ｐ Ｕ
１ 水性 Ｐ 纳 米 复合 材 料 的 制 备 方 法 Ｕ
水性 Ｐ Ｕ纳 米 复 合 材 料 的制 备 方 法 主 要 有 机 械共 混 法 、 位 聚合 法 、 原 溶胶一 凝胶 法 和插 层 复 合法 等【 。 １１ 纳米分 散液与 水性 Ｐ ． Ｕ的 剪切 共混
挥发 ， 材料 内部产 生 收缩应 力 ， 使 导致 材 料脆 裂 ， 因
许 多 无机 物 （ 硅 酸盐类 粘 土 、 酸 盐 类等 ） 如 磷 具
有 层状 结构 ，层 问可 以嵌 入 有机物 。通 过合适 的方
法将单 体或 聚合 物插入 片层 之 间 ， 再将厚 １ ｍ和宽 ａ １０ａ ０ ｍ左 右 的片层结 构基体 单 元剥 离 ， 其均 匀分 使
散于 聚合物 中 ，从 而实 现 聚合物与 无机层 状 材料在 纳米尺 度上 的复 合 。
性 剂 等处理 外 ，还 可采用 高速 分散 或超声 波辅 助分 散 。 混法 主要包 括溶 液共混 和乳 液共混 法 ， 中溶 共 其
收稿 日期 ：０ ７ １－ ９ 修回 日期 ：０ ７ １— ８ ２０ — ０ ２ ； ２０—１２ 。
作者简介 ： 唐邓 （９ ３ ）安 徽 怀 远 人 ， １８一 ， 研究 生 ， 究 方 向为 水 基 聚 氨 酯 。Ｅ ｍａ ： ｎ ｄｎ １２ ＠１６ｔｎ 研 － ｉ ｔ ｇ ｅｇ ２５ ２ ． ｉ ｌａ ｏ
此很难 获得 大面 积或较 厚 的纳米复 合涂层 。
１４ 插 层复 合法 ．
共混法 制备 材料 主要可归 纳为 三步 ：① 制 备 纳 米粒 子 （ 面处理 ）② 合成树 脂 ； 均匀 混合两 种物 表 ； ③ 系。 这种方 法 的优 点在 于操作 简便 ， 点 在于 纳米粒 难
子 的均匀分 散 。 因此除 采用分 散剂 、 联 剂或表 面活 偶
●
０ 前
言
液共 混 的制备过 程大 致为 ：将基 体树脂 溶 于 良溶剂
随着人 们 生活 水平 的提 高及 环 保 意识 的增 强 ，
中； 然后 加 入 纳米 粒 子 ， 分 搅拌 使 之均 匀 分散 ； 充 最 后 成膜 、 固化 。乳液共 混法 需要 先制备 聚合 物乳液 ， 然后 与 纳米粒 子混合 ， 最后 成膜 。
具 有小 尺寸效 应 、 面效应 、 子尺寸 效应 和宏 观量 表 量
首 先将纳米 粒 子分散 在单体 溶液 中 ，然后使单 体 进行 聚合 。该法 反应条 件温 和 ，粒 子在 单体 中分 散 均匀 ， 其使 用有 较大 的局 限性 （ 适合 于含有 金 但 仅
属、 硫化 物或 氢氧化 物胶 体粒 子的溶 液 ） 。
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２０ ０ ８年 ２月第 １ 卷 第 ２ ７ 期
Ｖ １１ ． Ｆ ｂ ２ ０ ｏ ．７ Ｎｏ２， ｅ ． ０ ８
５ 一 ６
ＣＨＩ ＮＡ ＡＤＨＥＳ ＶＥＳ Ｉ
纳米 材 料 改性 水 性 聚 氨酯 的研 究进 展
通 讯 作 者 ： 戈 文 。Ｅ ｍａ ：ｕｗ ｈｎ ． ｒ 许 － ｉ ｘ ｇ ＠ｃｉａ ｏ ｌ ｃｎ
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唐 邓 等 纳 米材 料 改 性 水 性 聚氨 酯 的研 究进展
一５ ７—
２ 纳 米 材 料 在 水性 Ｐ 中 的应 用 ｕ
２ １ 纳 米金属／ ． 水性 Ｐ 复合材 料 的研 制 Ｕ Ｈｓ ［等 用 纳 米 金 属 改 性 水 性 Ｐ 获 得 了 含 ｕ Ｕ， ００ ４３ ． ％纳米金 属 （ ｍ） 聚醚型水 性 Ｐ ０ ５ｎ 的 Ｕ乳 液 ， 经