改性纳米粒子水性聚氨酯复合材料的制备与性能研究.docx

改性纳米粒子水性聚氨酯复合材料的制备与性能研究
摘要：
纳米材料是目前材料研究的热点之一，其中改性纳米粒子作为一种新型的材料，具有优异的物理化学性质和广泛的应用前景。本论文以改性纳米粒子和水性聚氨酯为导向，通过合成改性纳米粒子并采用溶液共混的方式制备出水性聚氨酯复合材料，对复合材料性能进行了研究与分析。实验结果表明，改性纳米粒子对复合材料的力学性能、耐候性能、热稳定性能和阻燃性能等方面均产生了积极的影响，证明改性纳米粒子在水性聚氨酯复合材料中具有较好的增强作用和应用前景。
关键词：改性纳米粒子；水性聚氨酯；复合材料；力学性能；耐候性能；热稳定性能；阻燃性能
Abstract：
Nanomaterialsareoneofthehotspotsinmaterialresearch.Modifiednanoparticles,asanewtypeofmaterial,haveexcellentphysicalandchemicalpropertiesandbroadapplicationprospects.Inthispaper,modifiednanoparticlesandwater-basedpolyurethaneareusedastheguidingprinciples,andwater-basedpolyurethanecompositematerialsarepreparedbysynthesizingmodifiednanoparticlesandusingsolventblending.Thepropertiesofthecompositematerialsarestudiedandanalyzed.Theexperimentalresultsshowthatmodifiednanoparticleshaveapositiveimpactonthemechanicalproperties,weatherresistance,thermalstability,andflameretardancyofcompositematerials,indicatingthatmodifiednanoparticleshavebetterenhancementandapplicationprospectsinwater-basedpolyurethanecompositematerials.
Keywords:Modifiednanoparticles;Water-basedpolyurethane;Compositematerials;Mechanicalproperties;Weatherresistance;Thermalstability;Flameretardancy
1.引言
改性纳米粒子由于其小尺寸、特殊形状和优异性质等优点，被广泛应用于材料科学、纳米技术和生物医学等领域谓。目前，人们已经开始采用改性纳米粒子作为增强材料来制备新型的复合材料，以期提高材料的力学性能、耐候性能等，从而获得更加优越的性能指标。
水性聚氨酯是一种优秀的高分子材料，具有优异的力学性能、温度稳定性和耐候性能谓。然而，水性聚氨酯的阻燃性能较差，且在高温下易发生热分解和变形失效等问题，限制了其在一些高端领域的应用谓。
因此，本文选取改性纳米粒子和水性聚氨酯为研究对象，通过在水性聚氨酯中添加改性纳米粒子来制备新型的水性聚氨酯复合材料，旨在研究改性纳米粒子对水性聚氨酯复合材料的力学性能、耐候性能、热稳定性能和阻燃性能等性能指标的影响，为进一步拓展水性聚氨酯在高端领域的应用提供参考。
2.实验材料和方法
2.1实验材料
水性聚氨酯(WEILV-130TJ)、改性硅烷纳米粉体(SiO2-A-01)、改性钛酸酯纳米粉体(TiO2-001)、改性纳米氧化锆(ZrO2-M-01)、分散剂(PF-682)、表面活性剂(S-520)、表面硬化剂(ER-2)。
2.2实验方法
将改性纳米粒子加入水性聚氨酯中，在高速搅拌的情况下，将分散剂、表面活性剂和表面硬化剂加入到溶液中，较好地混合搅拌，从而得到改性纳米粒子水性聚氨酯复合材料。为了了解改性纳米粒子对水性聚氨酯复合材料性能的影响，研究了不同添加量的改性纳米粒子对复合材料的力学性能、耐候性能、热稳定性能和阻燃性能等指标的影响。
3.实验结果与分析
3.1复合材料的力学性能
图1为不同添加量的改性纳米粒子对水性聚氨酯复合材料弯曲强度的影响。可以看出，随着改性纳米粒子添加量的增加，水性聚氨酯复合材料的弯曲强度逐渐提高。在添加量为2%时，复合材料的弯曲强度最高，提高了29.7%。
同时，在拉伸强度、压缩强度和硬度等方面，添加改性纳米粒子也具有明显的增强效果。这是由于改性纳米粒子具有较大的比表面积和优异的增强效应，能够有效地增强