【硕士】聚氨酯纳米复合乳液的研究

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内容简介

　　【硕士】聚氨酯纳米复合乳液的研究　　授予学位：硕士　　学位授予单位：南京工业大学　　学位年度：2008　　 丙烯酸酯改性水性聚氨酯涂层丰满、亮丽，具有优异的耐水性、耐腐性、附着力、耐化学药品性及耐候性等优点，从60、70年代以来成为一个重要的发展方向。而纳米材料有着新奇独特的性质，受到世界各国科研人员的青睐，近年来它的应用取得了飞速发展。原位聚合法是近年来发展起来的一种制备纳米无机．有机复合材料的方法，这种方法通过偶联剂等将无机材料与有机材料通过化学键合连接在一起，从而很好解决了无机纳米材料在有机相中的团聚等问题，实现了无机材料与有机材料在纳米级别上的复合。　　 本文首先采用丙烯酸酯对水性聚氨酯进行改性。以异佛尔酮二异氰酸酯、聚己二酸丁二醇酯、二羟甲基丙酸等为原料，通过逐步加成聚合，合成了阴离子型水性聚氨酯，然后采用甲基丙烯酸甲酯(MMA)及丙烯酸丁酯(BA)对水性聚氨酯进行了改性，制备得到了丙烯酸酯改性水性聚氨酯。研究发现当MMA／BA=6／4，丙烯酸酯含量为50％时，所得改性水性聚氨酯(PUA)的综合物理性能较优异。PUA具有两个Tg，分别为．8．02℃和83．63℃；胶膜的起始分解温度为270"C，耐热性能良好；乳液的粒径小于lOOnm，性能稳定。　　 其次，论文研究制备硅烷偶联剂KH550改性的水性聚氨酯。研究表明当KH550添加量为5％时，所得改性水性聚氨酯(WPU．Si)具有较佳的综合物理性能，其改性的水性聚氨酯具有两个Tg，分别为．19．39C和88．95℃；胶膜的起始分解温度为270℃，耐热性能良好；乳液的粒径小于100rim，性能稳定。最后采用丙烯酸酯和有机硅同时对水性聚氨酯进行综合改性，当MMA／BA=6／4，丙烯酸酯含量为50％，KH550添加量为3％时，所得改性的水性聚氨酯PUA．Si具有比分别改性时更优异的综合物理性能。　　 在此基础上利用原位聚合法，将纳米氧化锡锑(ATO)与水性聚氨酯复合，得到纳米ATO／WPU复合乳液。研究发现纳米ATO／WPU复合乳液涂膜的可见光平均透过率随着ATO含量的增大变化不大，而其红外平均透过率却随着ATO含量的增加出现了明显了下降。当ATO含量为6％时，可见光波段的平均透过率为81．5％，而红外屏蔽率为73．7％，很好的满足了透明与红外屏蔽的双重要求。研究还发现原位法制得的纳米A1no／、聊U涂层比共混法制得的涂层具有更优异的光学性能。通过透射电镜对乳液的微观研究发现，ATO呈球型，大小约为10rim，在乳液中均匀分布。　　 本文还研究了原位法制备纳米氧化铁(FEO)／WPU复合乳液。将纳米铁绿色浆NJ-808WS与水性聚氨酯复合，得到纳米FEO／WPU复合乳液。研究发现随着氧化铁含量的增大，纳米FEO／WPU复合乳液涂膜的可见光透过率变化不大，而紫外屏蔽率却有明显的增强。当NJ．808WS添加量为5％时，其涂膜的可见光平均透过率和紫外屏蔽率分别为70．11％和98．02％，具有最佳的透明和紫外屏蔽综合性能。乳液的各项物理性能均符合国标的相关要求。研究同样可以发现，原位法比共混法所制得的纳米FEO／WPU复合乳液具有更好的综合光学性能。最后通过透射电镜对乳液的微观研究发现，氧化铁呈棒状，大小约为50rim，在乳液中均匀分散。　　 本文制备和研究的纳米ATO／WPU复合乳液及纳米FEO／WPU复合乳液在纳米透明隔热涂料和纳米透明紫外光屏蔽涂料方面有广泛和重要的应用价值。　　

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