聚氨酯插层粘土纳米复合材料

制备方法
蒙脱土片层与基体在纳米量级上的复合有2种 情况：一是蒙脱土片层以纳米尺度分散于基 体中，形成的纳米效应使蒙脱土片层与界面 相互作用更强；二是蒙脱土片层未完全分离 而是完成了分子链的插层，经过插层聚合， 分子链的运动受到蒙脱土片层的限制，使原 本相对自由的分子链固定在蒙脱土片层间， 在基体中起到了交联点的作用。
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聚氨酯/插层纳米 复合材料
周亭亭
概述 制备方法 性能表征 展望
概述
聚氨酯纳米复合体系是由有机聚合物和无机粘 土材料所组成的聚氨酯插层粘土纳米复合材料， 无机粘土的成分是插层硅酸盐。聚氨酯纳米复 合材料将无机材料的刚性、耐溶剂性和耐热性 与聚氨酯高弹性、韧性、良好的加工性能结合 起来，构筑新型超分子纳米复合结构，聚氨酯 材料全新的特殊功能。
水性聚氨酯／ 水性聚氨酯／硅烷蒙脱土纳米 复合材料的制备与性能
蒙脱土是由硅-氧四面体和铝-氧四面体形成的 具有层状结构的硅酸盐矿物,经过剥离后均匀分 散的层状结构蒙脱土与聚合物之间由于很强的 界面相互作用,使改性材料性能得到较大幅度的 提高，但由于其表面具有亲水疏油性质，同有 机相的相容性不好。为了改变MMT表面的疏油性。 目前文献中最常用的有机化方法是有机阳离子 通过离子交换进入MMT片层。
WAXD分析 分析
可以看出, 2θ减小 到1.7°,蒙脱土的 层间距达到5.19 nm, 片层已经达到了完 全剥离的程度。纳 米蒙脱土无规的分 散在水性聚氨酯膜 基体中,使之表现出 很好的韧性和强度。
展望
从聚氨酯涂膜性能以及特种应用来看，纳 米改性的水性聚氨酯具有明显的优势。在 水性聚氨酯中加入纳米粒子，可提高其硬 度、热稳定性、耐水性、耐候性等，今后 并还将向抗菌型、抗静电型、高耐磨型等 多功能方向发展。随着社会的进步和水性 聚氨酯需求的增加，可以预测在今后聚氨 酯改性的道路上，纳米改性的水性聚氨酯 分散体，将得到更加广泛的应用。
M M T 的 有 机 化
机理图
含偶联剂预聚体的合成机理图 Nhomakorabea当水分的蒸发到使乳胶粒相互接触后,聚合物链节 所含的硅羟基及蒙脱土表面的羟基相遇时,发生 如下交联反应:
偶联剂对水性聚氨酯性能影响
有机蒙脱土对水性聚氨酯的性能 影响
SEM分析 分析
TEM分析 分析
从图中可以看出, 当采用 ω(OMMT)为1%和 ω (APTES)为2%双 重改性时, 涂膜的吸水率下降 了48.17%。这可能 是因为具有 “桥梁”作用的 APTES形成更加致 密的网络结构以 及聚氨酯与蒙脱土 片层之间致密的结 构阻碍了水分 子通过的结果。
制备方法
纳米复合材料的制备方法可分为4种 ：溶胶一凝胶法、 原位聚合法、共混法和插层法。其中插层方法分为聚 合物熔融插层、聚合物溶液插层和单体插层原位聚合 3种 溶胶一凝胶法:2个过程 ①硅(或金属)烷氧基化合物的 水解，生成溶胶；②水解后的化合物与聚合物共缩聚， 形成凝胶。 原位聚合:又称就地聚合，在柔性聚合物或其单体中 混有刚性聚合物单体后，再就地聚合，生成的刚性聚 合物分子均匀地分散在聚合物基体上，而形成原位分 子复合材料。
水性聚氨酯／ 水性聚氨酯／硅烷蒙脱土纳米 复合材料的制备与性能
硅烷偶联剂的通式可以表示为：Y—R—Si—X ， 其中R为烃基；X为可水解的基团，通常是甲氧 基、乙酰氧基等；Y是氨基、乙烯基等有机基团。 硅烷偶联剂修饰MMT，就是硅烷偶联剂的X基团 水解后形成的羟基与MMT片层表面上的羟基发 生化学反应。经硅烷偶联剂修饰的MMT与聚合 物单体反应后，由于能实现有机一无机材料在纳 米层次的相互化学改性，从而能提高复合材料的 各种性能。