SiO纳米复合聚氨酯材料的制备及特性研究

摘要

近年来，纳米技术在众多领域都引起了人们的广泛关注。由于纳米粒子(粒径1～100nm)具有与宏观颗粒所不同的特殊效应，因而表现出独特的力、光、电、磁和化学特性，这为制备优异性能、多功能复合材料开辟了一个全新途径。纳米材料填充在聚合物材料中所发挥的作用不仅仅是增强作用，它还能赋予聚合物材料其它新的功能，为开拓聚合物复合材料应用领域开辟了广阔的前景。随着自然资源的日益枯竭，天然皮革资源会日显不足。仿真PU皮的出现在很大程度上弥补了它的不足，特别是聚氨酯人造革及合成革(简称PU革)的出现。PU革因为其性能优于其它涂层的革制品(如PVC革、尼龙革等)，是目前最佳的天然皮革替代品。但普通PU革制品现在已经不能满足人们的需要，而纳米增强聚氨酯技术则是提高PU革用树脂性能的一个行之有效的方法。本论文的目标就是将结构可控的SiO2纳米颗粒用于聚氨酯树脂材料中，纳米复合聚氨酯树脂制成革后将具有更好的回弹性、耐磨性、低温抗折性、高温热稳定性，并改善低模量PU树脂的干爽性，展色性，可广泛应用于服装、箱包、鞋革等制造业。这对加快革用PU树脂产品的更新换代、拓展PU树脂的应用领域、促进行业技术进步和快速发展、提高企业经济效益将具有积极的意义。论文研究了溶胶凝胶法纳米SiO2乳液的制备。制备出的SiO2颗粒在十几纳米左右，SiO2粉体的比表面积为622.4592 m2/g，孔径主要分布在10～25 nm。论文对聚氨酯/SiO2复合材料的制备和界面相互作用进行了研究。结果表明纳米SiO2起到了增强增韧的作用，基本没有影响低温抗折性能，却提高了高温热稳定性，而且极大地改善了纳米SiO2聚氨酯树脂涂层的干爽性和展色性。论文还对纳米SiO2颗粒不同的掺杂方式对聚氨酯树脂材料性能的影响进行了研究，寻找一个纳米SiO2和聚氨酯复合的最佳方法。研究表明：二甲基甲酰胺作SiO2颗粒溶剂时聚氨酯的力学性能，高温热稳定性都比使用其他溶剂好，而且干爽性和展色性也有了极大地提高。关键词：纳米SiO2颗粒，溶胶-凝胶，聚氨酯革用树脂，纳米复合，力学性能，低温抗折性，高温热稳定性，干爽性，展色性

目录

文摘

英文文摘

第一章文献综述

1.1纳米和纳米复合材料

1.2纳米粒子改性高分子材料的理论基础

1.3纳米粒子表面改性方法

1.4聚合物基纳米复合材料的制备方法

1.5纳米材料在聚合物材料领域中的应用

1.6本文研究课题的意义及主要研究内容

第二章纳米SiO2乳液的制备

2.1溶胶-凝胶法简介

2.1.1 Sol-Gel过程的基本类型

2.1.2溶胶-凝胶法制备SiO2粉体

2.2实验过程

2.3测试及性能表征

2.4结果与讨论

2.4.1纳米SiO2的颗粒形态

2.4.2纳米SiO2颗粒的热学行为

2.4.3纳米SiO2粉体的红外光谱

2.4.4吸附等温线和孔径分布

2.5本章小结

第三章革用聚氨酯/Si02纳米复合材料的制备与物性研究

3.1引言

3.2实验部分

3.3测试与表征

3.4结果与讨论

3.4.1纳米复合材料的表面形貌

3.4.2红外光谱研究

3.4.3力学性能测试

3.4.4动态力学分析

3.4.5热稳定性分析

3.4.6热失重分析

3.4.7干爽性，展色性比较

3.5本章小结

第四章SiO2不同的掺杂方式对聚氨酯树脂材料性能的影响

4.1引言

4.2实验部分

4.2.1主要原料

4.2.2样品合成

4.3测试与表征

4.4结果与讨论

4.4.1纳米复合材料的表面形貌

4.4.2红外光谱研究

4.4.3力学性能测试

4.4.4动态力学分析

4.4.5热稳定性分析

4.4.6展色性分析

4.4.7干爽性测试

4.5本章小结

第五章总结与展望

5.1工作总结

5.2进一步工作展望

参考文献

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