納米粒子表面接枝聚醚高分子刷及其對聚氨酯微觀結(jié)構和性能的影響.pdf

1、聚氨酯（PU）是一類以氨基甲酸酯為基本重復單元的高分子材料，由多異氰酸酯與多元醇，在催化劑及助劑存在下反應而成。由于原材料品種多樣及分子結(jié)構可調(diào)等特點，廣泛應用在泡沫塑料、彈性體、涂料、膠黏劑等行業(yè)。通過調(diào)控交聯(lián)密度PU可表現(xiàn)出非常寬的硬度范圍，其中應用最多為硬質(zhì)聚氨酯泡沫（RPUF）和聚氨酯（PU）彈性體。然而， RPUF在彎曲、沖擊強度、熱穩(wěn)定性、尺寸穩(wěn)定性等方面仍有不足；此外，PU彈性體的起始模量低、保持高的彈性很難同時提高其模量

2、，限制了其廣泛應用。聚合物/納米復合材料具有有機、無機、納米材料的特點，因而具有很廣泛的應用。然而，納米粒子存在比表面大、極易團聚、與聚合物基體相容性差等特點，難以實現(xiàn)對聚合物增強增韌的作用。眾所周知，在納米粒子表面接枝聚合物是最有效的表面修飾方法之一，減小納米粒子團聚，提高納米粒子在聚合物基體中的相容性。
　　本文首先采用stober法合成SiO2粒子；然后，引入3-甲基丙基三甲氧基硅烷（GPS）于SiO2表面，并通過開環(huán)聚合法

3、（ROP）在接枝了GPS的SiO2表面成功接枝聚環(huán)氧丙烷（PPO）高分子刷；最后研究反應條件（溫度、時間、單體添加量）對SiO2表面高分子刷接枝量的影響。同時采用 ROP法分別在A200、多壁碳納米管表面接枝聚環(huán)氧乙烷（PEO）高分子刷，成功制備PEO-g-A200、PEO-g-MWNT。
　　通過將不同填充量改性前后的A200和MWNT分別填充到RPUF中，制備出A200/RPUF、PEO-g-A200/RPUF和MWNT/RP

4、UF、PEO-g-MWNT/RPUF，并研究不同填充量改性前后的納米粒子對RPUF的熱穩(wěn)定性、泡孔結(jié)構、機械性能等影響。研究發(fā)現(xiàn)，對比MWNT/RPUF，PEO-g-MWNT/RPUF具有更好的熱機械性能，這可能是因為PEO-g-MWNT與RPUF之間存在強烈的價鍵作用以及有效的應力傳遞。此外，添加2.0wt％的PEO-g-MWNT可以引起RPUF的比強度（σ/ρ）和比模量（E/ρ）分別提高3.57%和15.75%。對比純RPUF，添加

5、3.0wt%PEO-g-MWNT使得RPUF的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度從118℃提高到135℃。當添加0.5wt%A200時，復合泡沫的壓縮強度和Tg都最大，其值分別為19.11MPa·cm3g-1和136.2℃。說明納米粒子的加入在一定程度上提高了復合泡沫的Tg，填充量過高反而降低了復合泡沫的性能；對于PEO-g-A200/RPUF來說，隨著填料PEO-g-A200含量的增加，復合泡沫的Tg逐漸增加，并在填充量為3.0wt%時，Tg達到最高值為

6、137.2℃。
　　通過將不同份數(shù)改性前后的MWNT分別填充到PU彈性體中，研究MWNT、PEO-g-MWNT對PU彈性體的熱性能和機械性能的影響。隨著PEO-g-MWNT含量的增加，Tg向高溫移動，說明PEO-g-MWNT與PU之間存在相互作用，阻礙了PU分子鏈的運動。隨著MWNT添加量的增加（0.1-1.0wt%），PU/MWNT復合材料的拉伸強度先增加后減少；且當MWNT添加量為0.5wt%時，復合材料的斷裂強度和斷裂伸長率

7、明顯增大，其值分別為36.4MPa、1085%。填充量高時（1.0wt%），復合材料的起始模量較大，而斷裂伸長率最小，可能是MWNT在基體中容易團聚所致。而對于PU/PEO-g-MWNT復合材料來說，當添加量為0.5wt%時，其斷裂強度和斷裂伸長率最大，分別為48.3MPa、1060%。PU/PEO-g-MWNT復合材料的拉伸強度明顯優(yōu)于PU/MWNT，這是因為PEO-g-MWNT與PU彈性體基體之間存在較強的共價鍵作用，能夠在裂縫增長