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聚苯胺改性水性聚氨酯的制备及性能研究
摘要
本文以聚苯胺为改性剂，水性聚氨酯为基体，通过控制反应条件，制备了一种聚苯胺改性水性聚氨酯，并对其性能进行了研究。通过FT-IR、XRD、SEM等技术手段对该材料的结构、晶体形态和形貌进行了表征，同时还测试了其热稳定性、机械性能和耐化学性等。
研究结果表明，聚苯胺与水性聚氨酯的共混并非简单的物理混合，而是发生了一系列化学反应。聚苯胺分子的引入增强了材料的热稳定性和机械性能，表现出了良好的抗压、弯曲和拉伸性能。此外，该材料对有机酸、碱和溶剂具有良好的耐化学性，具有广泛的应用前景。
关键词：聚苯胺；水性聚氨酯；改性；性能；应用
ABSTRACT
Inthispaper,polyanilinewasusedasamodifierandwaterbornepolyurethanewasusedasamatrixtoprepareapolyaniline-modifiedwaterbornepolyurethanebycontrollingthereactionconditions,anditspropertieswerestudied.Thestructure,crystalmorphologyandmorphologyofthematerialwerecharacterizedbyFT-IR,XRD,SEMandothertechniques,anditsthermalstability,mechanicalpropertiesandchemicalresistancewerealsotested.
Theresultsshowthattheblendingofpolyanilineandwaterbornepolyurethaneisnotasimplephysicalmixing,butaseriesofchemicalreactions.Theintroductionofpolyanilinemoleculesenhancesthethermalstabilityandmechanicalpropertiesofthematerial,showinggoodcompressive,bendingandtensileproperties.Inaddition,thismaterialhasgoodchemicalresistancetoorganicacids,alkalisandsolvents,andhasawiderangeofapplications.
Keywords:polyaniline;waterbornepolyurethane;modification;properties;application
一、背景
水性聚氨酯是近年来新型环保水性涂料中的一种，具有良好的物理性能、化学稳定性、加工性及紫外线稳定性，广泛应用于汽车、家具、电子、建筑等领域。然而，由于其分子链中的活性基团较少，不能直接与其他物质反应改性，故改性聚氨酯的研究具有重要意义。
聚苯胺是吸附、催化剂、电解质、感应物和传感器等领域的重要原料。其复合材料可以在电化学、光电子电学、催化、磁学、气敏等方面发挥重要作用。同时，由于聚苯胺的导电性、热稳定性及导电率的可调性，近年来它已广泛应用于改性聚氨酯领域。
因此，本文旨在将聚苯胺引入水性聚氨酯中，制备出一种新型聚合物材料，并对其性能进行研究，为后续的应用提供理论基础和实验基础。
二、实验方法
1.材料
水性聚氨酯、聚苯胺、DMF、PEG、EDC、NHS
2.制备
首先将聚苯胺溶于DMF中，然后将水性聚氨酯、PEG、EDC和NHS混合均匀，加入聚苯胺溶液中，并在搅拌下混合反应。
反应结束后，将反应液用乙醇洗涤，然后用水洗涤，采用真空干燥法制备样品。
3.测试
使用FT-IR、XRD、SEM等表征手段对材料的结构、晶体形态和形貌进行分析；使用热重分析仪（TGA）测试材料的热稳定性；使用万能试验机测试材料的机械性能；使用模拟化学溶液测试材料的化学稳定性。
三、结果与讨论
1.结构表征
通过FT-IR测试，得到了聚苯胺、水性聚氨酯及聚苯胺改性水性聚氨酯的红外光谱图。如图1所示，与水性聚氨酯相比，改性材料的谱线有明显变化，表明两种物质之间发生了一系列化学反应。
图1聚苯胺改性水性聚氨酯的FT-IR图
2.晶体形态
通过XRD测试，得到了聚苯胺、水性聚氨酯及聚苯胺改性水性聚氨酯的XRD光谱图。如图2所示，与水性聚氨酯相比，改性材料的晶体结构有明显变化，表明聚苯胺的引入使得材料的晶体结构变得更加致密。
图2聚苯胺改性水性聚氨酯的XRD图
3.形貌特征
通过SEM测试，对聚苯胺改性水性聚氨酯进行了形貌表征，如图3所示，材料表面比较均匀，呈现出从细密到粗糙的结构，表明聚苯胺的引入改变