离子型聚氨酯及其纳米复合物的制备与应用研究

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1、摘要阳离子水性聚氨酯(ACPU)是一种两亲性嵌段共聚物，有疏水性的聚酯软段和含碱性基团的亲水硬段组成。本文以自制的ACPU为研究对象，通过透射电镜、电导仪、酸度计等方法考察了ACPU在酸性溶液中的自组装行为以及所形成的纳米水分散液的特性。研究表明，ACPU大分子链上的碱性基团在酸性介质中能够被离子化，使ACPU大分子在酸性水溶液中自组装成纳米胶束。ACPU水分散体粒径的大小与NCO／OH、MEDA／CAPA等配比的变化有很大关系。并且研究表明，离子基团含量对体系的口H值稳定性有着很大的影响。本论文通过直接法和原位生成法对S

2、i02／ACPU纳米复合物的制备进行了研究，并对其物理稳定性、形态和机械性能等进行了研究。结果表明，通过原生法能够成功地制备出Si02／ACPU纳米复合物。Si02／ACPU纳米复合物有着良好的物理稳定性、水分散性以及优异的机械性能。ACPU胶束对原生Si02纳米粒子具有包覆的作用，抑制了原生的Si02纳米粒子的相互团聚。ACPU胶束对保持纳米粒子良好的水分散性和稳定性起了重要的作用。Si02与ACPU的纳米复合物不仅保持了水性聚氨酯的无毒、不燃、无污染应用广泛等特点，同时提高了聚氨酯自身的物理性能，体现了纳米复合材料独有

3、的特性，为纳米复合材料的制备提供了新方法。关键词：阳离子聚氨酯纳米复合物胶束二氧化硅ABSTRACTAqueouscationicpolyurethane(ACPU)isan8m蝤lphilicblockcopolymerwithhydrophobicsoftsegmentsandbasicgroupsonthehardsegments．ThisthesistookACPUasamodelpolymerandstudiedtheself-assemblybehaviorofACPUinacidmediumsandthepr

4、opertiesofACPUwaterbomedispersionsbyusingtheconductometer、pHmeasurementequipmentandtransmissionelectronmicroscopy(TEM)，etc．ThestudyingresultsindicatethatthebasicgroupsontheACPUmacromolecularchainscanbeionizedinacidmediums，whichcarlleadtoself-assemblynanometersized

5、micellesinacidmediums．Themacmmoleculeself-assemblybehaviorofACPUiscloselyrelatedtotheNCO／OH、MEDMCAPAmoleratioetc．IonicgroupsalsohavegreatimpactonthepHstabilityofthedispersingsystem．Si02／ACPUnanocompositesalsoweresuccessfullysynthesizedlnthis氆esisbydirectandorigina

6、lmethod．Thestabilityandthepropertiesofthenanocompsiteswaterbornedispersionwerestudiedcarefully．Theresultsindic,atethatSi02／ACPUnanocompositeshaveexcellentstability、goodmechanicalabilityandgoodwaterbornedispersingability．TheACPUcolloidsenvelopcreativeSi02nanopartic

7、lesandpreventtheaggregationofSi02nanoparticles．ThereforeACPUmicelleshaveimportantaction0nthestabilityandwaterbornedispersionsofthenanocompositeswaterbornedispersingsystem．ThecomplexofthenanoparticlesofSi02andACPUmicellesnotonlykeeptheoriginaladvantagesofwaterborne

8、polyurethanesuchasinnocuity、unpollution，butalsoenhancethephysiealpropertiesofpolyurethane，whichpresenttheuniquecharactersofnanocompositesandprovideanove