纳米材料在改性水性聚氨酯中的应用(Ⅱ).pdf

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1、2011年5月现代涂科与涂装May．2011第14卷第5期ModernPaint＆FinishingV01．14No．5纳米材料在改性水性聚氨酯中的应用(Ⅱ)李兴建，张宜恒，孙道兴(青岛科技大学，山东青岛266042)中图分类号：TQ633文献标识码：A文章编号：1007—9548(2011)05—0031-04ApplicationsofNano-MaterialsintheModificationofWaterbornePolyurethane(H)LlXing_iian，ZHANGYi—herig,SUNDao—xingH2C—CH33．4纳米聚多糖改性水性聚氨

2、酯I随着世界资源的紧缺及人们对污染、环保和健康OCN一(CH2)6一NCO+H2C—C—CH2HDH}_oH问题的日益关注，新型生物可降解纳米复合材料的研lDMBA0H究与开发成为热点。淀粉、纤维素、甲壳素／壳聚糖等H洲天然高分子具有来源广泛、生物可降解、生物相容性及低成本的特点，经酸水解后可以获得淀粉纳米晶、纤维素纳米晶和甲壳素纳米晶。目前，纳米级聚多糖在纳米H。八一nuu-CH2水性聚氨酯复合材料中具有广泛应用。~cH—1uuruu。HCO0H3．4．1纳米壳聚糖改性水性聚氨酯MingZeng等『321用壳聚糖晶须和超声波处理的壳(JCN寺MDI№Ol～1,4-B

3、D【)H聚糖晶须制备了2种水性聚氨酯纳米复合材料。分析表明，当甲壳素晶须含量低于30％时，纳米复合膜表lH2——一CH2—厂L九j_L八厂Lr1NCO现出一定程度的相容性；该纳米复合膜比纯水性聚氨C0OH酯膜具有较高的热稳定性和拉伸强度。超声波处理的lH2C=CHIlI壳聚糖晶须改『生的水性聚氨酯，具有更好的相容性、储lC==OHEA中lI能模量、热稳定性和张力。H2一cH2-OH00。3-4-2纳米纤维素改性水性聚氨酯IIllll～13。IIIIH3CCH2C(CH=C)2OCN'q_pCH2CH2~NCO(【CHz)2CCCH3XiaodongCao等采用原位聚合

4、法，合成了纳米ICOOH纤维素(CN)水性聚氨酯(WPU)。分析表明，纳米纤维lTEA，光引发剂，水+素成功接枝到水性聚氨酯上；当CN含量在0到10％水性聚氨酯分散体变化时，复合材料的杨氏模量和强度分别从1．7MPa增luv固化大到107．4MPa，4．4MPa增大到9．7MPa；WPU的接枝促进了母体软段部分的结晶，这种共结晶现象大大提图6光固化水性聚氨酯(PU)／黏土纳米复合材料的制备高了材料的界面结合，从而明显改善了纳米复合材料的热稳定性和机械性能。叶代勇采用酸催化水解法制备了纳米纤维素312011年5月现代涂料与滁装Mav．20l1第l4卷第5期ModernP

5、aint＆FinishingVo1．14No．5善枝接●●卜晶须(NCW)悬浮液并对其进行表征。研究了温度、水解成功制备了淀粉纳米晶(SN曩)和纤维素晶须NCW含量对悬浮液黏度的影响。将NCW添加到水性(CW)。用丙酮法合成了水性聚氨酯预聚体，首次把SN聚氨酯分散体中，研究了温度、NCW含量对混合悬浮和CW同时加入到聚氨酯母体中，考察了SN含量从液流变性的影响，表明NCW对WPU分散体具有一定l％到5％和CW含量从0．2％到1．0％变化时纳米复合的增稠和触变作用。随着NCW加入混合体系相比于水性聚氨酯材料的性能。其中含1％SN和0．4％CW原水性聚氨酯分散体系，黏流活

6、化能减小、触变度增的纳米复合材料比起未改性的水性聚氨酯，拉伸强度、大，能降低wPu分散体对温度的敏感性，提高体系对杨氏模量、抗张力显著提高了135％、252％和136％，断剪切速率的敏感度，对水性聚氨酯分散体起到了很好裂伸长率基本保持不变，并且还有较大的热阻。含1％的增稠和改善触变性作用，可作为一种新型的增稠流SN和0．4％CW的纳米复合材料比WUP／SN和WPU／变二合一助剂。CW表现出更好的增强效应。结果表明，不同的多糖纳3．4．3纳米淀粉改性水性聚氨酯米晶体形成强烈的氢键网络导致了协同效应的增强：PeterRChang等1351将接枝聚己内酯(PCL)的淀粉给同

7、时使用天然纳米晶体和晶须制备高性能纳米复合纳米晶(StN)(图7)，通过共混方式引入到WPU基体材料提供了新的思路。中，对该纳米复合物分析可知，与未改性的WPU相3．5其他纳米材料改性水性聚氨酯比，添加5％纳米晶的WPU拉伸强度和断裂伸长率显除以上纳米改性剂外，还有很多不同特性的纳米著提高。材料可以改性水性聚氨酯，像碳纳米管1391、纳米银、厂，、纳米金l41I、纳米碳酸钙【42I、纳米二氧化锡143l、纳米氧＼化锌I和纳米凹土145I等。将其共混或接枝到水性聚氨OHOH-⋯Sn(0ct)2OH⋯一S(Oct)2酯母体中可以增强涂膜的机械性能、热稳定