聚氨酯改性的研究进展

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1、武世凯。钱天宝。董喜超。鲁明杰(河南理工大学材料科学与工程学院，河南焦作454000)摘要：综述了改性聚氨酯的几种常见方法。如纳米材料改性、丙烯酸酯改性、有机硅改性、多重改性等改性方法，同时指出了聚氨酯的发展方向，并对聚氨酯的发展前景进行了展望。关键词：聚氨酯改性；纳米材料：有机硅；丙烯酸酯Abstract：Severalcommonpolyurethanemodifiedmethodsaresummarized，suchasnanomaterialsmodification，acrylatemodification，

2、organosiliconemodification，multiplemodificationandSOon．Anditpointsoutthedevelopmentdirectionofpolyurethane，andtheprospectsforthedevelopmentofpolyurethane．Keywords：polyurethanemodification；nanomaterials；organosilicone；acrylate0引言聚氨酯是一种以氨基甲酸酯为官能团的有机高分子材料，抗压强度高、耐辐射

3、、耐磨损、耐低温。具有良好的粘结性、吸振性、抗挠曲性等优点【l】。聚氨酯被广泛用作泡沫材料、皮革、橡胶、纤维、涂料等，产品应用于轻工、化工、建筑、矿山、医疗、汽车、国防和航空航天等领域．聚氨酯也存在一些缺点．如耐水性差、抗拉强度低、不耐高温、不耐强酸碱介质等。为了弥补聚氨酯的这些缺陷。需要对其进行改性．以满足更多生产的要求。1聚氨酯的化学改性方法为了提高聚氨酯的性能．拓宽其应用领域．对聚氨酯的改性方法进行了一系列研究．并取得了一定的成果。1．1纳米材料改性近年来．纳米材料改性在聚氨酯的改性研究中取得了很大进展。纳米微粒

4、具有比表面积大、尺寸小、表面能和表面张力随粒径的下降而急剧增大等优点。经过纳米材料改性的聚氨酯复合材料既保持了聚氨酯的许多优良性能．又具备纳米材料的很多优点。基金项目：中国煤炭工业协会2011年度科学技术指导性计划项目。(MTKJ一2011-379)-28-为了提高聚氨酯的机械性能。研究者在聚氨酯中添加了各种纳米材料，以达到实验效果。NieZhijun等【2】使用了纳米CaCO，来改性聚氨酯的力学性能和摩擦学行为．实验原理是通过酯化作用增加纳米CaCO，与聚氨酯基体的相互作用。实验发现，当纳米CaCO，的质量百分比是3

5、％时。该复合材料的摩擦、磨损、抗拉强度等综合特性最好。为了研究该复合材料的增韧机理．从纳米CaCO，的质量分数为3％的试样的断裂表面和磨损表面取样．进行了断口扫描．分析得出纳米粒子分散效果很好，只有几个附聚物的存在．纳米颗粒与聚氨酯基体的相互作用很大．HuangJ等[31将碳纳米管填充到聚氨酯中．得到了机械性能良好的复合材料。通过对比碳纳米管聚氨酯复合材料和纯聚氨酯的断裂表面的SEM图像，发现碳纳米管聚氨酯复合材料表面比较粗糙，有很多的褶皱。这表明．碳纳米管的添加改变了聚氨酯的组织和断裂行为．由于碳纳米管与聚氨酯基体之

6、间强大的结合力引起粗糙的表面．伸长率比纯聚氨酯的伸长率要大很多。通过对比纯聚氨酯和该碳纳米管复合材料的机械性能发现．纯聚氨酯的抗压强度、伸长率、弹性模量分别是6．69MPa,537％、25MPa．而质量分数为0．1％的碳纳米管复合材料的抗压强度、伸长率、弹性模量分别是12．7MPa、1200％、40MPa，显然。碳纳米管复合材料的机械性能远好于纯聚氨酯。LiLuhua等[41用氮化硼纳米管改性聚氨酯．做出了不同体积分数的氮化硼纳米管(BNNT)聚氨酯复合材料。相比纯聚氨酯，体积分数为0．5％和2．0％的BNNT增强聚氨

7、酯复合材料抗压模量分别增加了38．2％和6．3％。体积分数为2％的BNNT增强复合材料抗压模量之所以增加相对较少．由于纳米管凝聚体的体积分数太高、空隙的存在，复合材料的硬度值随纳米管体积分数的增加而略微减小。WangZhenYu等[51用纳米ZnO改性聚氨酯涂料。使其抗老化性能提高。实验分析得出：质量分数为1％氧化锌纳米颗粒的涂层比无纳米颗粒和质量分数为5％的氧化锌纳米颗粒的涂层在500h加速老化后的形态结构均好。含l％的氧化锌纳米粒子的涂层在加速老化前后有微小的电容变化f大约7xlO。oF．cm2)。表明1％的氧化锌

8、纳米粒子改善了涂层的耐蚀性。而在老化后含有5％的氧化锌纳米颗粒涂层电容(大约8xlO。F·cm2)大大增加，表明5％的氧化锌纳米颗粒破坏了涂层的抗腐蚀性能。1．2有机硅改性聚氨酯机械性能好且具有良好的耐化学腐蚀性、耐磨性等优良性能，但其表面性能、耐热性能和耐水性能较差，使其在许多应用领域受到限制。有机硅是分子结构中含有Si—O—S