半個世紀以來,由于聚氨酯彈性體具有硬度范圍寬,強度高,耐磨,性能靈活、可調等特點,已廣泛應用于國民經濟的各個方面,成為不斷穩(wěn)定增長的材料之一。然而聚氨酯也存在著內生熱大,耐強極性和強堿介質差等弱點,限制了其在特殊環(huán)境下的大規(guī)模應用。近年來,用無機有機納米填料增強聚氨酯,制備納米復合材料,吸引了廣大科研人員的關注。與普通聚氨酯彈性體相比,復合材料的力學性能,耐熱性能都有了一定程度的提高。
凹凸棒土作為一種層狀硅酸鹽礦物,由于其晶體結構特殊,可作為一種天然的納米材料,而且其來源廣泛,價格低廉并且性能優(yōu)越,逐漸引起了人們的注意。將其用于改性聚氨酯具有廣泛的應用前景。然而,目前對凹凸棒土進行有機改性處理,添加到聚合物的研究報道較少,而且國內外用于改性聚氨酯彈性體幾乎未有報道。
本課題主要研究了聚氨酯彈性體的合成、有機凹凸棒土/聚氨酯納米復合材料的制備,并對所得復合材料的結構與性能進行了表征。本文的研究如下:
1、純聚氨酯彈性體的制備。以PTMG和TDI為主要原料,按照預聚體中-NCO基百分含量變化、軟段PTMG分子量變化、擴鏈劑系數(shù)變化、擴鏈劑種類等不同制得試樣,并且對試樣做了一系列的力學性能和耐溶劑性能測試。結果表明,聚氨酯彈性體的力學性能和耐溶劑性能隨參數(shù)的改變而變化。
2、有機凹凸棒土/聚氨酯納米復合材料的性能研究。選用凹凸棒土為填料,用鹽酸和硅烷偶聯(lián)劑KH550對其進行表面改性,得到有機改性凹凸棒土。選用分子量為1000的四氫呋喃均聚醚(PTMG)多元醇,2,4-甲苯二異氰酸酯(TDI)、3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷(MOCA)擴鏈劑作為原料。通過改變有機凹凸棒土含量,采用插層聚合法制備出了一系列有機凹凸棒土/聚氨酯彈性體納米復合材料。采用FTIR、SEM和TGA表征了有機凹凸棒土/聚氨酯納米復合材料的微觀結構,并對其力學性能、熱穩(wěn)定性和耐溶劑性能進行測試。結果表明:復合材料的力學性能,耐空氣老化性能,熱穩(wěn)定性均得到提高,耐水性能下降。當有機改性凹凸棒土含量高于2wt%時,有團聚現(xiàn)象產生。綜合比較,有機改性凹凸棒土含量為2wt%時,綜合性能最佳。
關鍵詞:
聚氨酯 凹凸棒土 納米復合材料 有機改性
作者:
孫玉智
學位授予單位:
太原理工大學
授予學位:
碩士
學科專業(yè):
材料科學與工程
導師姓名:
韓紅青
學位年度:
2013
語種:
中文
分類號:
TB383 TB332
在線出版日期:
2013年12月31日
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