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。聚氨酯有多种产物，大致可分为热固性聚氨酯和热塑性聚氨酯两种，这只需通过调节配方中N C O/O H的比例就可制得不同产物，因为聚氨酯中含有强极性氨基甲酸酯基团。然而根据它的分子结构不同又可以分为线型和体型两种。其中体型结构可以制备出呈现硬的、软的或者介于软硬之间的产物，这是因为它的交联密度可控制在不同范围。聚氨酯具有很多优点，如高耐磨、高弹性、良好的挠曲性、较高的杨氏模量以及较好的耐候、耐油、耐脂、耐溶剂等特点。但其还是存在很多不足，如强度不高，耐热、耐水、抗静电等性能差。所以目前出现很多改性聚氨酯的方法，其中纳米改性已渐渐成为重要的改性手段之一，根据不同需求，学者们提出很多纳米材料对聚氨酯进行改性的方法，不同的材料对P U的改性也会出现不同的效果，本文就这些纳米材料把其分成无机纳

用，从而提高分子键合，且纳米S iO2比较容易

分布到高分子链空隙中，从而可以很大程度

上提高复合材料的强度、韧度以及延展性。纳

米SiO2还可以和聚氨酯中不饱和键的电子云

发生作用，从而提高聚氨酯材料的热稳定性、

化学稳定性及光稳定性，起到了提高产品的

抗老化性能和耐化学性等作用[1]。

黄国波等[2]先将纳米SiO2进行预分散处

理，在P U扩链阶段将其加入到反应体系中，进

行原位聚合制备了纳米S i O2/P U复合材料。他们

对材料进行S E M检测，照片显示纳米S i O2基本

上均匀分布在P U中，他们还对复合材料进行力

学检测，结果跟纯P U相比复合材料有较好的

力学性能。

P e t r o v i c a等[3]通过A F M及X射线分析等方

法对纳米SiO2对于P U形态结构影响进行了研

究。结果证明纳米S i O2对P U球晶结构有很大的

影响，由于纳米S i O2粒子均匀分散在P U的硬段

与软段中，从而破坏了P U原有的相分离结构，

抑制了在球晶内形成发散生长微纤，最后减弱米材料和有机纳米材料两部分，对纳米材料

改性聚氨酯进行综述。

1 无机类纳米材料改性聚氨酯的研究

现状

无机纳米微粒具有小尺寸效应、表面效

应、和宏观量子隧道效应等，因为无机纳米微

粒的尺寸较小，它的比表面积大，且随着粒径

的越来越小表面能和表面张力会越来越大。

所以当聚氨酯复合材料经过纳米无机材料

改性后，它既可以保持高分子材料的纵多优

异性能而且还会具有无机纳米材料的很多优

点。这些无机粒子是以纳米级的形式均匀的

分布在基体中的，所以这种复合材料往往在

热学、力学、电学等方面也具有一些特殊的性

能。

1.1S i O2/聚氨酯纳米复合材料

纳米S i O2的比表面积大，分散性也很好，

且具有较高的活性，表面缺氧而偏离稳态的

硅氧结构很容易和聚氨酯中的氧起键合作

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