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1、合成橡胶工业,2010-07-15,33(4):319~324专论综述CHINASYNTHETICRUBBERINDUSTRY聚氨酯/无机粒子纳米复合材料的制备与应用进展*孙家干,杨建军,吴明元,张建安,吴庆云(安徽大学化学化工学院安徽省绿色高分子材料重点实验室,安徽合肥230039)摘要:综述了国内外关于纳米层状硅酸盐和无机刚性纳米粒子改性聚氨酯的最新研究进展,其中纳米层状硅酸盐包括蒙脱土、累托石、海泡石、滑石粉等,无机刚性纳米粒子包括二氧化钛、二氧化硅、碳酸钙、氧化锌、氢氧化镁、纳米铋掺杂二氧化锡、碳纳米管、纳米金、纳米
2、纤维素晶等。同时介绍了聚氨酯/无机粒子纳米复合材料在弹性体、泡沫塑料、涂料和胶黏剂等行业的应用研究现状,并对其发展前景做出展望。关键词:聚氨酯;无机粒子;纳米复合材料;制备进展;应用进展;综述中图分类号:TQ3341文献标识码:A文章编号:1000-1255(2010)04-0319-06近年来,聚合物基纳米粒子复合材料已经引性纳米粒子复合材料,填料包括二氧化钛、二氧化起了人们的很大兴趣,特别是在开发新型纳米复硅、碳酸钙、氧化锌、氢氧化镁、纳米铋掺杂二氧化[1-3]合材料方面,原因之一就是无机纳米填料作锡、碳纳米管、纳米金、纳米纤维素晶等。本文就为增强
3、相,在填充量很小的情况下能显著改善材近年来聚氨酯/无机粒子纳米复合材料研究领域料的力学性能,还能赋予新材料在热、力学、光学、所取得的一些最新进展进行总结,并对此复合材电学、磁学和催化等方面以特殊的功能和性能;另料的发展前景进行展望。外一个优点是无机填料的加入可以降低成本。聚1聚氨酯/无机粒子纳米复合材料的制备氨酯具有良好的耐磨性、高承载、高撕裂强度以及11聚氨酯/层状硅酸盐纳米复合材料优异的耐低温、耐油、耐臭氧等性能,而且由于原层状硅酸盐具有高度有序排列的聚合结构,材料品种的多样化及分子结构的可调性等优点,是由许多氧化硅四面体通过共用角顶氧原子连接使得聚氨酯广
4、泛应用于弹性体、泡沫塑料、涂料、[4]而成的层状结构,如滑石粉、蒙脱土和累托石胶黏剂等行业。但是由于聚氨酯的耐热性和耐候等。聚氨酯/层状硅酸盐纳米复合材料的制备一性不佳,抗静电性较差,影响了其更广泛的应用。般采取插层法、熔融法和原位聚合法等。Kuan针对这些性能上的不足,一些研究人员采用有机[5]等采用插层法制备了水性聚氨酯/滑石粉纳米硅、有机氟、丙烯酸酯、环氧树脂以及与塑料共混复合材料,滑石粉的引入使水性聚氨酯的相对分等对其进行改性,以使之获得良好的综合性能。子质量得以下降;滑石粉在基质中仍呈层状结构,由于纳米粒子具有表面效应、小尺寸效应、光学效说明其为插层型纳米复合
5、材料;热重分析显示该应、宏观量子尺寸效应等特殊性质,在聚氨酯中添复合材料的热降解温度提高了15,可解释为纳加纳米粒子所制备的复合材料具有许多新的功米层状结构可延迟热降解所致;原子力显微镜图能,因此利用纳米粒子对聚氨酯进行改性已经成像显示该复合材料表面光滑平整,扫描电镜图像为聚氨酯改性的主要手段之一。聚氨酯/无机粒子纳米复合材料分为两大类:一类是聚氨酯/层状收稿日期:2009-08-31;修订日期:2010-04-20。硅酸盐纳米复合材料,填料包括蒙脱土、累托石、作者简介:孙家干(1986),男,硕士研究生。海泡石、云母、滑石粉等;另一类是聚氨酯/无机刚*通讯联系人
6、。320合成橡胶工业第33卷显示滑石粉主要分布在聚氨酯硬段区域,并且在强的圆二色性光谱信号,同时复合材料的热稳定[6]复合材料中的分布较好。Chung等用表面覆盖性随二氧化钛的加入而升高,而且复合材料的红有甲基牛脂基双-2-羟乙基铵的Cloisite30B外辐射率比聚氨酯和纳米二氧化钛都低。Chen[12](一种蒙脱土的牌号)作填料,采用熔融法制备了等采用原位法和共混法分别制备了聚氨酯/二一系列聚氨酯/蒙脱土纳米复合材料,发现改性后氧化硅复合材料,结果发现,原位法的聚酯二醇与的蒙脱土在复合材料中比未改性的分散效果好。纳米二
7、氧化硅之间的化学键多于共混法,纳米二在纳米复合材料中蒙脱土分散的好坏取决于聚合氧化硅的引入使聚氨酯的玻璃化转变温度提高;物基质和增容剂的用量,蒙脱土的均匀分散可以X射线光电子能谱分析显示,纳米粒子有向界面[7]显著改善纳米复合材料的力学性能。Song等和表面迁移的趋势,表面和界面的自由能下降。[13]用原位聚合法制备了聚氨酯/层状硅酸盐黏土纳陈宝书等以聚四氢呋喃、2,4-甲苯二异氰酸米复合材料,结果显示,黏土与聚氨酯之间有强烈酯和亚甲基双邻氯苯胺为原料,并以纳米碳酸钙的相互作用;随黏土用量增加,聚氨酯硬段区域自为填料,采用预聚体法合成了聚
