探究聚氨酯mcm-41有机-无机复合材料的制备及性能研究

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1、太原理工大学硕士学位论文聚氨酯/MCM-41有机-无机复合材料的制备及性能研究姓名：李丽霞申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：吕志平20040501奎堕里三盔堂堡±堂垡笙苎至162n008聚氨酯／MCM-41有机一无机复合材料的制备及性能研究摘要本文首次设计了用“孔约束”法制备聚氨酯(PU)／无机粒子复合材料，即在高分子材料聚合过程中，使线型分子的一端通过生学茁或超另予作用力固定在多孔无机粒子的孔道中形成硬端，而另一端则与其它单体分子聚合形成高分子材料的软端。本文选用具有一维孔道的孔径为2～3nm的介孔分子筛MCM一41为无机填料，在聚醚(PTMEG)与聚酯(PE

2、A)两体系中，采用一步法工艺，制备PU／MCM一41复合材料(PTU／MCM一41和PEU／MCM一41)。当MCM一41粒子加入到低聚物多元醇中，低聚物多元醇的一端将被吸附进入MCM一41粒子的孔内，而另一端羟基与孔外的TD]：反应形成大分子链。本文详细研究了Pu／MCM一41有机一无机复合材料的力学性能、耐热性能、耐极性溶剂及耐水性能，并对纳米碳酸钙制备的PTU／n—CaCO。复合材料的性能进行了对比研究。太原理下大学硕士学位论文力学性能测试结果显示：MCM-41中孔分子筛的加入可明显提高PU／MCM一41复合材料的硬度，McM一41的质量分数为5％时，PUIMCM

3、一41复合材料的综合性能最好，与纯PU相比，相同配方下，PU／酗CM一4l复合材料的力学性能没有明显提高。耐热性能测试结果显示：PEU／虢CM-41和P硼／MCM一4l复合材料的耐热性能均明显提高。耐溶剂性能及耐水性能测试结果显示：MCM-41可明显改善PEU的耐溶裁性能。在所研究的配方范围内，MCM一4l的填加鱼为5篱时，FEU的耐溶剂性能最佳；而PTU豹耐水性能也有不同程度地改善，相同配方下PTU／M涨一4l复合材料的耐水性比PTU／n—CaCO。复合材料更好。Molau实验结果与SEM照片均能表明，聚氨酯基体与MCM-41分子筛粒子之间具有良好的亲和性，SEM照片

4、还可表明，MCM-41远不能达到纳米级的水平，它在体系中的粒度分布在1～20微米之间，这与粒度分析显示的MCM-41无机粒子的结果相同，说明了在本研究的条件下YCM-41的粒子难以破裂碎化。本文通过XRD、FTIR和TGA等分析手段对聚氨酯与MC卅41复合材料的结晶形态、分子筛表面的反应及其对聚合物的吸附II太原理工大学硕士学位论文组装进行了考察验证：XRD测试结果证实了PU／MCM一41复合材料中MCM-41仍保持原来的晶型结构，FTIR谱图验证了异氰酸酯可与MCM一41表面的硅羟基进行接枝反应形成稳定的化学键，而TGA分析结果则初步证实了MCM-41的孔约束性。本文

5、所讨论的MCM一41改性聚氨酯的特殊机理，为聚氨酯改性制备有特性的复合材料提供了一种新的研究思路和方法，更为聚合物与多烈材趣【每会穆性、沣入了新的生机。关键词：聚氨酯，MCM一41，复合材料，“孔约束”法太原理工大学硕士学位论文THEPREPARATIONANDPROPERTfESOFPU／MCM-41ORGANlC—lNORGANleCOMPOSlTEMATERlALSABSTRAeTPU／inorganicparticlecompositeswerepreparedinthispaperbywayof‘‘porerestriction”。Thewayisthaton

6、eendoflinearmoleculeinsertsthechannelsofholeyparticletoformhardend、throughchemicalbondorsupermoleculeactingforceduringpolymerization，theotherendformssoftendthroughcondensing01"polymerizingwithothermonomermolecule。MCM一41isoneof搬esoporousmolecularsieves，ithasahexagonalstructurewithunidimen

7、sionalporeanditsporesizeis2～3nm，SOitisusedasinorganicfillerinthepaper。PEU／MCM一4landPTU／MCM一41compositeswerepreparedusing‘‘onestep”processing。Oneendofoligopolyolswillbe太原理工大学硕士学位论文absorbedintothechannelsofMCM-41whenaddingMCM一41tooligopo!yols，thenthereactionwilloccurbetween