聚氨酯碳纳米管复合材料的研究进展.pdf

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1、专论·综述合CH成IN橡A胶工SY业NT，2H0E10TIC—05R一UIB5B，3E3R(3)IN：2D38US—T2R4Y3聚氨酯／碳纳米管复合材料的研究进展谢然，赵子明，党晓容(上海交通大学化学化工学院，上海200240)摘要：综述了溶剂型聚氨酯／碳纳米管复合材料的制备方法，以及物理机械性能、电磁性能、生物相客性、耐热性和耐磨性等性能，简要介绍了水性聚氨酯／碳纳米管复合材料的制备及其性能，并提出了聚氨酯／碳纳米管复合材料的研究方向。关键词：聚氨酯；碳纳米管；复合材料；制备；性能；综述中图分类号：TQ323．8文献标识码：A文章编号：1000

2、—1255(2010)O3—0238—06聚氨酯(PU)材料是一类以多异氰酸酯与多合物复合材料的制备中展示出很好的应用前景。元醇反应制得的共聚物，具有高弹性、高弹性模因此，将Pu与CNTs的优异性能结合，不仅能够量、良好的挠曲性以及耐磨、耐候、耐油脂、耐溶剂赋予复合材料优异的力学、热学性能，而且还能使等优良性能，且产品形态多样，成型工艺简便，广其具有光学、吸波、导电等特殊功能。泛应用于机电、船舶、车辆、航空、轻工、纺织、土木建筑等领域。根据制备时所用分散介质的不同，1溶剂型Pu／CNTs复合材料的制备及性能可分为溶剂型和水性PU两大类，水性PU较

3、溶剂特殊的结构特征使得CNTs表面能较大，范型PU应用成本低，具有无毒、无污染、易施工、不德华力作用强，粉体难于溶解分散，以致制约了其燃烧、强附着、耐溶剂、耐腐蚀等优良特点，显示出在复合材料中的应用。通过对CNTs表面进行适广阔的市场前景，并有逐步取代溶剂型Pu的趋当的物理、化学修饰，可减弱其团聚倾向，提高分势。但由于水性PU材料的强度不够高，耐水、耐散性及溶解度，同时保留其特殊的组成和结构。热、抗静电性能较差，同时水性Pu还存在着总固目前，PU／CNTs复合材料的制备方法主要有物理物质量分数低、干燥时间长、与基材结合力差等缺共混法和原位聚合法。

4、陷，从而限制了水性PU的应用范围。因此，如何1．1制备通过改性来提高PU综合性能已引起人们的广泛1．1．1物理共混法关注。通常使用蒙脱土类层状硅酸盐、碳酸钙、二物理共混法制备PU／CNTs复合材料是指在氧化硅等无机填料以及有机硅、环氧树脂、丙烯酸不破坏CNTs结构的前提下，依靠物理作用直接酯、淀粉，植物油等改善PU的性能，但由于改性实现CNTs和PU的混合，它是最简单、常见的方法，可以通过溶液、乳液、熔融等方法来进行，物理剂的添加量较多，对PU的综合性能影响较大，且共混可以通过机械搅拌等外力来实现，还可通过不能赋予PU材料声、光、电、磁、热等方面

5、的功能，具有一定的局限性。超声波振荡辅助CNTs在PU基体中的分散，共混前通常需对CNTs进行表面改性，以提高CNTs与随着纳米技术的不断发展，利用碳纳米管PU基体的相容性。(CNTs)制备聚合物／纳米复合材料逐渐成为近年Ma等先将CNTs超声处理并分散于溶剂的研究热点之一。CNTs⋯是由单层或多层六角四氢呋喃(THF)中，再与PU的THF／N，N一二甲网状石墨烯卷曲而成的具有螺旋周期管状结构的纳米级材料，根据石墨烯的片层数可分为单壁碳纳米管(SWNTs)和多壁碳纳米管(MWNTs)。收稿日期：2009—06—10；修订日期：2010一O1—20

6、。作者简介：谢然(1987一)，男，本科。CNTs因具有突出的综合力学性能，兼具金属材料基金项目：第2届“国家大学生创新性实验计划”资助项目的导电导热性、陶瓷材料的耐热耐蚀性、纺织纤维(081024826)。的柔软可编性及高分子材料的易加工性，在聚通讯联系人。第3期谢然等．聚氨酯／碳纳米管复合材料的研究进展·239·基甲酰胺(DMF)溶液混合后进行超声分散，制备与单体缩聚生成PU的同时，在引发剂的作用下，了PU／CNTs复合材料。当CNTs用量为8份时改性CNTs表面的活性官能团(羧基、羰基、氯化(以100份Pu计)，材料的弹性模量和拉伸应力酰基

7、、氨基等)与单体也发生反应，从而制得复合分别提高了70．6％和177．3％，同时材料还具有材料；另外也可将经过表面改性的CNTs先与1种优良的电磁吸波特性。Mondal等将溶有CNTs单体反应，然后加入其他Pu单体，得到PU／CNTs的苯胺溶液与溶有PU的DMF溶液混合，得到复合材料。PU／CNTs复合材料，用其作为复合织物涂层具有Xiong等在聚丙烯二醇上接枝酰氯化透水性能好、抗紫外等优点。Sahoo等通过溶CNTs，随后与聚丙烯二醇及异氰酸酯聚合得到液共混法制备了PU／CNTs复合材料。首先对PU／CNTs复合材料。结果表明，CNTs与PU基

8、体CNTs进行物理包覆，在超声辅助下将包覆了聚吡问存在化学键的相互作用，分散较为均匀。Xia咯的CNTs分散在DMF中，然后向溶液中加入