纳米材料在改性水性聚氨酯中的应用(Ⅱ).pdf

2011年5月现代涂科与涂装May．2011
第14卷第5期ModernPaint＆FinishingV01．14No．5

纳米材料在改性水性聚氨酯中的应用(Ⅱ)

李兴建，张宜恒，孙道兴
(青岛科技大学，山东青岛266042)

中图分类号：TQ633文献标识码：A文章编号：1007—9548(2011)05—0031-04

ApplicationsofNano-MaterialsintheModificationof
WaterbornePolyurethane(H)

LlXing_iian，ZHANGYi—herig,SUNDao—xing

H2C—CH3
3．4纳米聚多糖改性水性聚氨酯I
随着世界资源的紧缺及人们对污染、环保和健康OCN一(CH2)6一NCO+H2C—C—CH2
HDH}_oH
问题的日益关注，新型生物可降解纳米复合材料的研lDMBA
0H
究与开发成为热点。淀粉、纤维素、甲壳素／壳聚糖等
天然高分子具有来源广泛、生物可降解、生物相容性及H洲
低成本的特点，经酸水解后可以获得淀粉纳米晶、纤维
素纳米晶和甲壳素纳米晶。目前，纳米级聚多糖在纳米
水性聚氨酯复合材料中具有广泛应用。H。八一nuu-CH2~cH—1uuruu。H
3．4．1纳米壳聚糖改性水性聚氨酯CO0H
MingZeng等『321用壳聚糖晶须和超声波处理的壳(JCN
聚糖晶须制备了2种水性聚氨酯纳米复合材料。分析寺MDI№Ol～1,4-BD【)H
表明，当甲壳素晶须含量低于30％时，纳米复合膜表l
H2——一CH2—厂L九j_L八厂Lr1NCO

现出一定程度的相容性；该纳米复合膜比纯水性聚氨C0OH
酯膜具有较高的热稳定性和拉伸强度。超声波处理的lH2C=CH
IlI
壳聚糖晶须改『生的水性聚氨酯，具有更好的相容性、储lC==OHEA
中lI
能模量、热稳定性和张力。H2一cH2-OH
0II0ll13。II。
3-4-2纳米纤维素改性水性聚氨酯ll～II
H3CCH2C(CH=C)2OCN'q_pCH2CH2~NCO(【CHz)2CCCH3
XiaodongCao等采用原位聚合法，合成了纳米I
COOH
纤维素(CN)水性聚氨酯(WPU)。分析表明，纳米纤维
lTEA，光引发剂，水
+
素成功接枝到水性聚氨酯上；当CN含量在0到10％水性聚氨酯分散体
变化时，复合材料的杨氏模量和强度分别从1．7MPa增luv固化
大到107．4MPa，4．4MPa增大到9．7MPa；WPU的接枝
促进了母体软段部分的结晶，这种共结晶现象大大提图6光固化水性聚氨酯(PU)／黏土纳米复合材料的制备
高了材料的界面结合，从而明显改善了纳米复合材料
的热稳定性和机械性能。叶代勇采用酸催化水解法制备了纳米纤维素

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善
枝接●●卜

晶须(NCW)悬浮液并对其进行表征。研究了温度、水解成功制备了淀粉纳米晶(SN曩)和纤维素晶须
NCW含量对悬浮液黏度的影响。将NCW添加到水性(CW)。用丙酮法合成了水性聚氨酯预聚体，首次把SN
聚氨酯分散体中，研究了温度、NCW含量对混合悬浮和CW同时加入到聚氨酯母体中，考察了SN含量从
液流变性的影响，表明NCW对WPU分散体具有一定l％到5％和CW含量从0．2％到1．0％变化时纳米复合
的增稠和触变作用。随着NCW加入混合体系相比于水性聚氨酯材料的性能。其中含1％SN和0．4％CW
原水性聚氨酯分散体系，黏流活化能减小、触变度增的纳米复合材料比起未改性的水性聚氨酯，拉伸强度、
大，能降低wPu分散体对温度的敏感性，提高体系对杨氏模量、抗张力显著提高了135％、252％和136％，断
剪切速率的敏感度，对水性聚氨酯分散体起到了很好裂伸长率基本保持不变，并且还有较大的热阻。含1％
的增稠和改善触变性作用，可作为一种新型的增稠流SN和0．4％CW的纳米复合材料比WUP／SN和WPU／
变二合一助剂。CW表现出更好的增强效应。结果表明，不同的多糖纳
3．4．3纳米淀粉改性水性聚氨酯米晶体形成强烈的氢键网络导致了协同效应的增强：
PeterRChang等1351将接枝聚己内酯(PCL)的淀粉给同时使用天然纳米晶体和晶须制备高性能纳米复合
纳米晶(StN)(图7)，通过共混方式引入到WPU基体材料提供了新的思路。
中，对该纳米复合物分析可知，与未改性的WPU相3．5其他纳米材料改性水性聚氨酯
比，添加5％纳米晶的WPU拉伸强度和断裂伸长率显除以上纳米改性剂外，还有很多不同特性的纳米
著提高。材料可以改性水性聚氨酯，像碳纳米管1391、纳米银、
厂，、纳米金l41I、纳米碳酸钙【42I、纳米二氧化锡