有机凹凸棒土/聚氨酯弹性体纳米复合材料的研究

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:Gempin
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半个世纪以来,由于聚氨酯弹性体具有硬度范围宽,强度高,耐磨,性能灵活可调等特点,已广泛应用于国民经济的各个方面,成为不断稳定增长的材料之一。然而聚氨酯也存在着内生热大,耐强极性和强碱介质差等弱点,限制了其在特殊环境下的大规模应用。近年来,用无机有机纳米填料增强聚氨酯,制备纳米复合材料,吸引了广大科研人员的关注。与普通聚氨酯弹性体相比,复合材料的力学性能,耐热性能都有了一定程度的提高。凹凸棒土作为一种层状硅酸盐矿物,由于其晶体结构特殊,可作为一种天然的纳米材料,而且其来源广泛,价格低廉并且性能优越,逐渐引起了人们的注意。将其用于改性聚氨酯具有广泛的应用前景。然而,目前对凹凸棒土进行有机改性处理,添加到聚合物的研究报道较少,而且国内外用于改性聚氨酯弹性体几乎未有报道。本课题主要研究了聚氨酯弹性体的合成、有机凹凸棒土/聚氨酯纳米复合材料的制备,并对所得复合材料的结构与性能进行了表征。本文的研究如下:1、纯聚氨酯弹性体的制备。以PTMG和TDI为主要原料,按照预聚体中-NCO基百分含量变化、软段PTMG分子量变化、扩链剂系数变化、扩链剂种类等不同制得试样,并且对试样做了一系列的力学性能和耐溶剂性能测试。结果表明,聚氨酯弹性体的力学性能和耐溶剂性能随参数的改变而变化。2、有机凹凸棒土/聚氨酯纳米复合材料的性能研究。选用凹凸棒土为填料,用盐酸和硅烷偶联剂KH550对其进行表面改性,得到有机改性凹凸棒土。选用分子量为1000的四氢呋喃均聚醚(PTMG)多元醇,2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)、3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷(MOCA)扩链剂作为原料。通过改变有机凹凸棒土含量,采用插层聚合法制备出了一系列有机凹凸棒土/聚氨酯弹性体纳米复合材料。采用FTIR、SEM和TGA表征了有机凹凸棒土/聚氨酯纳米复合材料的微观结构,并对其力学性能、热稳定性和耐溶剂性能进行测试。结果表明:复合材料的力学性能,耐空气老化性能,热稳定性均得到提高,耐水性能下降。当有机改性凹凸棒土含量高于2wt%时,有团聚现象产生。综合比较,有机改性凹凸棒土含量为2wt%时,综合性能最佳
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