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改性纳米粒子/水性聚氨酯复合材料的制备与性能研究

作　者: 余贵菊
导　师: 江洪；周亚民
学　校: 华中农业大学
专　业: 农药学
关键词: 纳米TiO2 纳米SiO2 表面改性 水性聚氨酯 复合材料
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 233次
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内容摘要


水性聚氨酯（WPU）以水为溶剂,具有不污染环境、难燃、气味小、节能、操作方便等优点,已大量应用于胶粘剂、涂料、皮革涂饰和纺织印染等。为进一步提高水性聚氨酯的性能,使其得到更广泛的应用,本文结合纳米粒子的特异性能,先分别对纳米TiO2、SiO2进行表面改性,再将纳米粒子与水性聚氨酯复合,制备纳米粒子复合水性聚氨酯材料,以提高水性聚氨酯的耐老化性、耐沾污性、耐酸性和耐磨性。纳米粒子由于高的表面活性,直接使用时存在粒子间团聚和与有机基体相容性差等问题。本文采用甲苯二异氰酸酯（TDI）缩合聚氧化丙烯（PPG）接枝改性纳米TiO2和纳米SiO2粒子。通过FT-IR、TGA分析表明纳米粒子表面成功接枝上TDI和PPG,当TDI:PPG=1:0.8时,纳米粒子的有机接枝率最高。沉降性试验表明改性后的纳米粒子较未改性的纳米粒子均能很好地分散在丙酮溶剂中,当TDI:PPG=1:1时,改性的纳米TiO2、纳米SiO2在丙酮中的沉降时间最长。粒度分析和AFM显示,改性后的纳米TiO2、SiO2的团聚现象得到改善。以TDI、PPG、二羟甲基丙酸（DMPA）、1,4丁二醇（BD）、三乙胺（EDA）、纳米粒子（TiO2、SiO2）等为主要原料,原位聚合法制备纳米粒子/水性聚氨酯复合材料。通过对树脂粘度、硬度、吸水率、耐酸性、耐老化性、耐沾污性、耐磨性等性能的测试,结果表明:纳米TiO2、纳米SiO2的添加增加了水性聚氨酯的粘度和耐水性,而纳米TiO2/水性聚氨酯有很好的耐老化性和耐沾污性,纳米SiO2/水性聚氨酯有很好的硬度和耐磨性。

全文目录


摘要  6-7
ABSTRACT  7-8
第一章 综述  8-20
  1.1 水性聚氨酯(WPU)简介  8-12
    1.1.1 水性聚氨酯的分类  8-9
    1.1.2 水性聚氨酯的应用  9-10
    1.1.3 水性聚氨酯的制备方法  10-12
  1.2 纳米粒子及其改性方法  12-17
    1.2.1 纳米粒子的性质  12
    1.2.2 纳米粒子的团聚与分散  12-14
    1.2.3 纳米粒子的改性方法  14-17
  1.3 纳米复合材料  17-18
    1.3.1 纳米复合材料的制备方法  17-18
    1.3.2 纳米粒子改性水性聚氨酯的研究进展  18
  1.4 本文研究意义和目的  18-20
第二章 纳米粒子的表面改性  20-34
  2.1 引言  20-21
  2.2 实验部分  21-24
    2.2.1 试剂与仪器  21-22
    2.2.2 纳米TiO_2的表面改性  22
    2.2.3 纳米SiO_2的表面改性  22-23
    2.2.4 产物分析和表征  23-24
  2.3 结果与结论  24-32
    2.3.1 红外表征  24-25
    2.3.2 热失重分析  25-28
    2.3.3 沉降性测试  28-30
    2.3.4 粒度分析  30-31
    2.3.5 AFM表征  31-32
  2.4 本章小结  32-34
第三章 纳米粒子/水性聚氨酯复合材料的制备与性能研究  34-52
  3.1 引言  34-35
  3.2 实验部分  35-39
    3.2.1 试剂与仪器  35-36
    3.2.2 水性聚氨酯的制备  36
    3.2.3 未改性纳米粒子/水性聚氨酯复合材料的制备  36-37
    3.2.4 改性纳米粒子/水性聚氨酯复合材料的制备  37
    3.2.5 涂膜的制备与性能测试  37-39
  3.3 结果与讨论  39-51
    3.3.1 水性聚氨酯合成工艺的研究  39-41
    3.3.2 纳米TiO_2/水性聚氨酯复合材料的性能测试  41-45
    3.3.3 纳米SiO_2/水性聚氨酯复合材料的性能测试  45-50
    3.3.4 纳米粒子/水性聚氨酯复合材料的微观结构  50-51
  3.4 本章小结  51-52
结论  52-53
参考文献  53-58
致谢  58-59
附录 硕士期间发表文章  59

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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