纳米材料在改性水性聚氨酯中的应用_

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1、2011年4月Apr.2011第14卷第4期Vol．14No．4纳米材料在改性水性聚氨酯中的应用（Ⅰ）李兴建，张宜恒，孙道兴（青岛科技大学，山东青岛266042）摘要：本文介绍了纳米材料改性水性聚氨酯的制备方法，综述了纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米蒙脱土和纳米聚多糖对水性聚氨酯改性的研究进展，并对该类涂料的发展趋势和应用前景进行了展望。关键词：纳米二氧化硅；纳米二氧化钛；纳米蒙脱土；纳米聚多糖；改性中图分类号：TQ633文献标识码：A文章编号：1007－9548（2011）04-0024－05ApplicationsofNano-materialsintheModifi

2、cationofWaterbornePolyurethane（Ⅰ）LiXingjian,ZhangYiheng,SunDaoxingAbstract:Thepaperintroducedthepreparationsofnanomaterial-modifiedwaterbornepolyurethanes,reviewedontheresearchprogressesofwaterbornepolyurethanesmodifiedwithnano-silica,nano-TiO2,nano-montmorilloniteandnano-polysaccharides,

3、respectively,anddescribedtheirdevelopingtrendsandapplicationprospects.Keywords:nano-silica，nano-TiO2，nano-montmorillonite，nano-polysaccharides，modification1引言性水性聚氨酯在木器涂料、皮革涂饰剂、汽车涂料、船纳米材料具有颗粒尺寸小、比表面积大、表面能舶涂料、内外墙涂料等中广泛应用。纳米水性聚氨酯涂高、表面原子所占比例大等特点，以及其特有的表面料符合当今世界涂料发展潮流，开发多应用领域、高性与界面效应、小尺寸效应、量子尺

4、寸效应和宏观量子能、多功能、复合型的水性聚氨酯已成为水性聚氨酯行隧道效应等特殊性质。因此，一方面它的加入可以大业的热点，对纳米材料改性水性聚氨酯的制备、性能及大提高材料的力学性能、附着力、耐老化性、耐腐蚀性相关理论的探讨都有着非常重要的意义。和抗紫外线等性能；另一方面也可以使材料呈现出2纳米材料改性水性聚氨酯的制备方法[1]纳米材料改性水性聚氨酯的制备方法主要有：溶声、光、电、磁、热力学等“新奇”的纳米效应，为制备多应用领域、高性能、多功能复合材料开辟了一个崭胶-凝胶法、原位聚合法、机械共混法、插层法、辐射合新的途径。成法、自组装技术制备法等。现对研究和应用比较多的纳米改

5、性水性聚氨酯（PU）成为水性聚氨酯改性方法做简单介绍。中的一个新方向。所制得的纳米水性聚氨酯涂层材料2.1原位聚合法一方面克服了水性聚氨酯耐水性差、黏结性差、不耐湿原位聚合又称就地聚合，在柔性聚合物或其单体擦、耐候性差等缺陷，提高了材料的耐老化性、抗沾污中混入刚性单体后，再就地聚合。生成的刚性聚合物分性、力学性能、热稳定性和耐磨性；另一方面可以制备子均匀地分散在聚合物基体上而形成原位分子复合材[2-4][5-7]新功能的水性聚氨酯涂层材料，使其具有发光、磁性、料。例如，利用SiO2、TiO2表面羟基的高反应活性阻燃、抗菌、抗辐射、吸波以及导电等性能。所以纳米改与偶联剂反应

6、，接枝到水性PU基质中，从而实现对水242011年4月Apr．2011第14卷第4期Vol．14No．4性PU的纳米改性。该方法反应条件温和，无纳米粒子3纳米材料在改性水性聚氨酯中的应用沉淀，粒子在聚合物中均匀分散。3.1纳米SiO2改性水性聚氨酯2.2插层法纳米SiO2表面存在高活性的羟基，可以对其改性插层法是指将有机单体插入无机物夹层间进行原并能和异氰酸酯及聚氨酯中的基团发生键合作用，同位聚合或将聚合物直接插进无机物夹层所形成的纳米时纳米SiO2在干燥成膜时能形成独特的三维网络结复合材料。分为聚合物熔融插层、聚合物溶液插层和单构，在提高涂膜的硬度、韧性、致密性、防水性

7、、耐摩擦体插层原位聚合。将这种方法制得的纳米材料混合于水性、耐热性、抗腐蚀性和耐老化等方面发挥重要的作性PU中，经过适当的处理，可得到具有良好分散性的用。因此，近年来水性聚氨酯纳米SiO2复合涂层材料有机/无机纳米复合材料。因无机物是以纳米片层状分越来越受到关注。布于聚合物有机相中，故能增加复合材料的模量、硬度、[10]程丽敏等通过加入分散剂将纳米二氧化硅引入阻隔性和阻燃性等，但插层法只适合蒙脱土类的层状无水性聚氨酯中，合成二氧化硅/水性聚氨酯的复合物。通[8]机材料，对材料的弹性和永久变形有一定的影响。过一系列分析证实二氧化