聚氨酯_纳米碳酸钙复合材料及性能的研究.pdf

第22卷第6期高分子材料科学与工程Vol.22,No.6
2006年11月POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERINGNov.2006

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聚氨酯ö纳米碳酸钙复合材料及性能的研究

杨红艳,栾道成,王红研,陈宝书
(西华大学材料科学与工程学院纳米材料研究所,四川成都610039)

摘要:以PTMG、TDI、MOCA为原料,采用预聚法合成聚氨酯弹性体,并选用纳米碳酸钙对聚氨酯弹性
体进一步增强,通过对纳米碳酸钙进行表面改性及采用超声波促进纳米粒子在基体中更好地分散,并考
察了纳米碳酸钙的含量和合成温度对聚氨酯弹性体力学性能的影响。结果表明,纳米碳酸钙对聚氨酯弹
性体的力学性能有一定的提高,并且在纳米碳酸钙含量为4%时综合力学性能最好,通过扫描电镜观察
纳米碳酸钙在基体中发生了团聚或附聚现象。

关键词:聚氨酯;纳米碳酸钙;力学性能;分散性;表面改性
中图分类号:TB383文献标识码:A文章编号:100027555(2006)0620106204

聚氨酯弹性体的弹性模量介于橡胶和塑料纯,苏州湘园特种精细化工厂产品;异丙基三
之间,因而综合了橡胶的高弹性和塑料的高强(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯(NDZ2201)偶联
度,其伸长率大,硬度范围广,用途非常广泛[1]。剂:工业纯,南京售;硬脂酸钠分散剂:工业纯,
如何进一步提高聚氨酯弹性体的力学性能,扩成都售;丙酮:分析纯,眉山市东坡区自力化工

展其用途,成为聚氨酯研究领域里受到普遍关厂产品;氮气:精氮,成都售;纳米CaCO3:5≤
心的课题。随着纳米技术的不断完善,纳米粒子100nm,国产。
成为其改性的有效手段之一[2]。通过添加纳米1.2实验仪器及设备
无机粒子对聚合物改性,可使聚合物的综合物真空烘箱;真空泵;电动增力搅拌机;常规
理性能得到提高,尺寸稳定性得到相应改善[3]。玻璃仪器。
本研究用无机纳米碳酸钙为增强剂对PU1.3纳米碳酸钙的表面改性

进行复合,要使纳米碳酸钙充分发挥增强剂的首先将纳米CaCO3浸渍在丙酮溶剂稀释
作用,就必须使其以纳米级粒子均匀分散在PU的钛酸酯偶联剂中,然后将糊状的偶联剂、纳米
[4]
基体中,为此本文对纳米粒子进行了表面改CaCO3混合物置于超声波振荡仪上振荡30
性以减少纳米粒子的团聚,同时采用超声波和min,温度设定在60℃,再向悬浮液中滴加一定
高速搅拌来提高纳米粒子在基体中的分散性,量的硬脂酸钠搅拌均匀,再置于超声波震荡仪
同时对纳米复合材料的力学性能进行了研究。中震荡30min,尽量使偶联剂包覆在每个纳米
粒子的表面;过滤得到改性后的纳米碳酸钙滤
实验部分
1饼,用丙酮溶液冲洗纳米碳酸钙滤饼,以除去过
原材料
1.1量的分散剂和偶联剂;再将滤饼置于真空烘箱
甲苯22,42二异氰酸酯(TDI):工业纯,上[5,6]
中于100℃下干燥2h以上。
海试剂一厂产品;聚四氢呋喃醚二醇21000
1.4聚氨酯ö纳米碳酸钙复合材料的制备
():工业纯,上海橡胶制品研究所提供;
PTMG将聚四氢呋喃醚二醇21000(PTMG)在搅
3,32二氯24,42二苯基甲烷二胺(MOCA):工业

X收稿日期:2005209223;修订日期:2005212217
基金项目:四川省应用基础研究资助项目(042287),四川省特种材料及制备技术重点实验室开发基金项目
联系人:栾道成
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第6期杨红艳等:聚氨酯ö纳米碳酸钙复合材料及性能的研究107

拌(3000römin)下升温至100℃,真空脱水2h。
将温度降低到60℃以下,再在氮气保护下,加
入用超声波处理25min后的甲苯22,42二异氰

酸酯(TDI)和上述经过表面处理的纳米CaCO3
混合物,温度控制在80℃,在搅拌下,真空脱水
反应2h～3h。最后,加入定量的固化剂(MO2
CA),混合均匀,真空脱泡后浇入涂有脱模剂的
模具中,室温硫化,固化完全后,冷却脱模。基本
力学性能试样尺寸采用GBöT-9865.1标准。
1.5聚氨酯ö纳米碳酸钙复合材料的性能测试Fig.3Theeffectsofthesynthetictemperature
用CMT6104微机控制万能(拉力)试验onthehardnessofcomposites
◆:100℃;■:80℃.
机,按照GBöT528-1998方法测定复合材料
的扯断伸长率和拉伸强度;绍氏硬度测试采用2结果与讨论
GBöT531-92标准;纳米粒子在复合材料中2.1合成温度对力学性能的影响
的分散程度用扫描电子显微镜SEM(S25