原位法合成金屬氧化物-聚氨酯納米復(fù)合乳液的研究.pdf

1、丙烯酸酯改性水性聚氨酯涂層豐滿、亮麗，具有優(yōu)異的耐水性、耐腐性、附著力、耐化學(xué)藥品性及耐候性等優(yōu)點(diǎn)，從60、70年代以來(lái)成為一個(gè)重要的發(fā)展方向。而納米材料有著新奇獨(dú)特的性質(zhì)，受到世界各國(guó)科研人員的青睞，近年來(lái)它的應(yīng)用取得了飛速發(fā)展。原位聚合法是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種制備納米無(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)合材料的方法，這種方法通過(guò)偶聯(lián)劑等將無(wú)機(jī)材料與有機(jī)材料通過(guò)化學(xué)鍵合連接在一起，從而很好解決了無(wú)機(jī)納米材料在有機(jī)相中的團(tuán)聚等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了無(wú)機(jī)材料與有機(jī)材料在納

2、米級(jí)別上的復(fù)合。
　　 本文首先采用丙烯酸酯對(duì)水性聚氨酯進(jìn)行改性。以異佛爾酮二異氰酸酯、聚己二酸丁二醇酯、二羥甲基丙酸等為原料，通過(guò)逐步加成聚合，合成了陰離子型水性聚氨酯，然后采用甲基丙烯酸甲酯(MMA)及丙烯酸丁酯(BA)對(duì)水性聚氨酯進(jìn)行了改性，制備得到了丙烯酸酯改性水性聚氨酯。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)MMA/BA=6/4，丙烯酸酯含量為50％時(shí)，所得改性水性聚氨酯(PUA)的綜合物理性能較優(yōu)異。PUA具有兩個(gè)Tg，分別為-8.02℃和83

3、.63℃；膠膜的起始分解溫度為270℃，耐熱性能良好；乳液的粒徑小于100nm，性能穩(wěn)定。
　　 其次，論文研究制備硅烷偶聯(lián)劑KH550改性的水性聚氨酯。研究表明當(dāng)KH550添加量為5％時(shí)，所得改性水性聚氨酯(WPU-Si)具有較佳的綜合物理性能，其改性的水性聚氨酯具有兩個(gè)Tg，分別為-19.39℃和88.95℃；膠膜的起始分解溫度為270℃，耐熱性能良好；乳液的粒徑小于100nm，性能穩(wěn)定。最后采用丙烯酸酯和有機(jī)硅同時(shí)對(duì)水性聚

4、氨酯進(jìn)行綜合改性，當(dāng)MMA/BA=6/4，丙烯酸酯含量為50％，KH550添加量為3％時(shí)，所得改性的水性聚氨酯PUA-Si具有比分別改性時(shí)更優(yōu)異的綜合物理性能。
　　 在此基礎(chǔ)上利用原位聚合法，將納米氧化錫銻(ATO)與水性聚氨酯復(fù)合，得到納米 ATO/WPU復(fù)合乳液。研究發(fā)現(xiàn)納米ATO/WPU復(fù)合乳液涂膜的可見光平均透過(guò)率隨著ATO含量的增大變化不大，而其紅外平均透過(guò)率卻隨著 ATO含量的增加出現(xiàn)了明顯了下降。當(dāng)ATO含量為6

5、％時(shí)，可見光波段的平均透過(guò)率為81.5％，而紅外屏蔽率為73.7％，很好的滿足了透明與紅外屏蔽的雙重要求。研究還發(fā)現(xiàn)原位法制得的納米ATO/WPU涂層比共混法制得的涂層具有更優(yōu)異的光學(xué)性能。通過(guò)透射電鏡對(duì)乳液的微觀研究發(fā)現(xiàn)，ATO呈球型，大小約為10nm，在乳液中均勻分布。
　　 本文還研究了原位法制備納米氧化鐵(FEO)/WPU復(fù)合乳液。將納米鐵綠色漿NJ-808WS與水性聚氨酯復(fù)合，得到納米FEO/WPU復(fù)合乳液。研究發(fā)現(xiàn)隨

6、著氧化鐵含量的增大，納米FEO/WPU復(fù)合乳液涂膜的可見光透過(guò)率變化不大，而紫外屏蔽率卻有明顯的增強(qiáng)。當(dāng)NJ-808WS添加量為5％時(shí)，其涂膜的可見光平均透過(guò)率和紫外屏蔽率分別為70.11％和98.02％，具有最佳的透明和紫外屏蔽綜合性能。乳液的各項(xiàng)物理性能均符合國(guó)標(biāo)的相關(guān)要求。研究同樣可以發(fā)現(xiàn)，原位法比共混法所制得的納米FEO/WPU復(fù)合乳液具有更好的綜合光學(xué)性能。最后通過(guò)透射電鏡對(duì)乳液的微觀研究發(fā)現(xiàn)，氧化鐵呈棒狀，大小約為50nm，