【碩士】納米材料改進(jìn)、填充聚氨酯樹脂的研究及應(yīng)用

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　　【碩士】納米材料改進(jìn)、填充聚氨酯樹脂的研究及應(yīng)用　　授予學(xué)位：碩士　　學(xué)位授予單位：安徽大學(xué)　　學(xué)位年度：2011　　聚合物納米復(fù)合材料早在80年代初就已提出來，之后很快便成為人們研究的焦點。聚合物納米復(fù)合材料要實現(xiàn)工業(yè)化，可以采用原位聚合的方法，即將納米粒子或改性納米粒子添加到聚合物原料中，然后原位聚合合成聚合物納米復(fù)合材料。該法能較好地解決納米粒子團(tuán)聚及其與高聚物基體中的相容性與分散問題，制得的納米復(fù)合材料性能優(yōu)異，并且操作簡單。　　本文中分別將未經(jīng)表面處理的納米粉體和用自行設(shè)計合成的大分子表面改性劑處理后的納米粉體加入聚氨酯原料中，應(yīng)用原位聚合的方法合成了不同的納米粉體，聚氨酯復(fù)合樹脂。研究結(jié)果表明，納米Si02粉體在聚氨酯基體內(nèi)可達(dá)到納米尺度的分散；分別應(yīng)用不同納米粉體如納米Si02、納米CaC03，對提高聚氨酯性能或降低其成本均有較為顯著的作用。本文具體分為以下三個部分：第一章是緒論。通過文獻(xiàn)調(diào)研，主要介紹了常用的無機(jī)納米粒子及其表面改性方法，以及納米粒子在聚氨酯改性中應(yīng)用的研究現(xiàn)狀等，最后提出了本課題的設(shè)計思路。　　第二章是介紹了應(yīng)用納米Si02粉體，通過原位聚合的方法合成納米Si02／聚氨酯復(fù)合樹脂。首先將一定比例的聚四氫呋哺醚二元醇(P1m伍G)、己二酸一乙二醇一丁二醇三元共聚酯二元醇(，IPEG)、乙二醇(EG)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)和納米二氧化硅混合，并用溶劑DMF調(diào)節(jié)到合適粘度后，用高速剪切機(jī)剪切10min左右，再經(jīng)高壓剪切分散機(jī)處理，然后置于反應(yīng)瓶內(nèi)升溫至90℃攪拌，并按比例加入4’4--二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)，后視粘度補(bǔ)加少量MDI。合成的復(fù)合樹脂用FTIR、GPC、TGA、SEM等進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，納米Si鋤的加入對聚氨酯分子量的影響不大，MDI和硅羥基發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，Si02均勻分散在聚氨酯基體中，經(jīng)改性后的聚氨酯在力學(xué)性能上有較為明顯的提高?！　? 第三章是大分子改性劑(BA)m一(MMA)n．COOH的合成及應(yīng)用，即用合成的大分子改性劑再改性納米碳酸鈣，進(jìn)而填充改性聚氨酯。首先選取甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸丁酯(BA)為單體，巰基乙酸(Mercaptoacetic acid)為鏈轉(zhuǎn)移劑，偶氮二異丁腈(AIBN)為引發(fā)劑，合成大分子改性劑。實驗中將上述藥品按一定的配比加入到恒壓漏斗中，在2．5h內(nèi)滴加到盛有適量甲苯的三口燒瓶中，在110"C下保溫反應(yīng)4h。然后改裝置為蒸餾裝置，最后升溫到170。C，除去溶劑與未反應(yīng)的單體，得到合成產(chǎn)物。應(yīng)用FTIR、1H NMR、¨C NMR、DSC、TGA和GPC對產(chǎn)物進(jìn)行了表征，結(jié)果明，合成的產(chǎn)物為數(shù)均分子量脅在3500左右、一端帶．COOH的丙烯酸酯類聚合物，其主要的失重在300-400"C，且只有一個Tg。然后用合成的大分子改性劑(BA)m．(MMA)。一COOH包覆納米CaC03粉體。FTIR、TGA、粒徑分析、接觸角及沉降實驗等分析表明，納米CaC03粒子與大分子改性劑發(fā)生了化學(xué)鍵和，改性后的納米粒子親水性降低、親油性增加，在溶劑中團(tuán)聚也明顯減弱。最后改性納米CaC03粒子添加到聚氨酯原料中，采用原位聚合的方法合成了復(fù)合樹脂。SEM顯示，改性納米CaC03在聚氨酯基體中分散均勻，拉伸測試表明少量納米CaC03的加入能提高聚氨酯的拉伸強(qiáng)度；TGA數(shù)據(jù)可以看出，納米CaC03對樹脂的熱穩(wěn)定性影響不大?！　?

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