聚天冬氨酸酯聚脲纳米复合材料研究.pdf

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1、第27卷第4期长江科学院院报V0l_27No．42010年4月JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstituteApr．2010文章编号：1001—5485(2010)04—0053—05聚天冬氨酸酯聚脲纳米复合材料研究邹涛，李珍，汪在芹，韩炜，杜科(1．长江科学院材料与结构研究所，武汉400010；2．水利部水工程安全与病害防治工程技术研究中心，武汉430010)摘要：将超声波、高速分散机的物理作用与硅烷偶联剂的化学作用相结合，制备了一种聚天冬氨酸酯聚脲纳米复合材料。采用激光粒径分析仪(Zet

2、asizer)、扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)表征了纳米复合材料的微观结构。当SiO：纳米粒子用量达到6％时，复合材料的力学性能达到最佳。通过纳米复合材料的耐久性试验发现，纳米复合材料可提高混凝土的抗冻、抗碳化和抗冲磨能力。该纳米复合材料经国家建筑工程质量监督检验中心检验，性能优良，绿色环保。该纳米复合材料在三峡大坝进行了现场生产性试验，情况良好，有望应用于水工混凝土的保护。关键词：聚天冬氨酸酯聚脲；纳米复合材料；Tk工混凝土；耐久性中图分类号：TV49文献标识码：A彻底改变了传统聚脲以伯胺为原料、反应速度太快、附着力差的缺点。当

3、聚天冬氨酸酯与同是脂肪族异1概述氰酸酯反应时，能够得到耐候性非常好的脂肪族聚混凝土是水利工程建设中不可缺少的、用量最脲材料。大的建筑材料，对整个工程的运行安全性起重要作SiO纳米粒子具有三维硅石结构和巨大的比用，是水利工程建设中的一项关键技术。表面积，将SiO纳米粒子添加到高分子材料中可提混凝土的劣化总是从表面开始向内扩展，外部高材料的力学性能和热稳定性。侵蚀性离子是导致混凝土结构物耐久性下降的主要本文将超声波、高速分散机的物理作用与硅烷原因之一。混凝土的外表面经常承受温度变化、水偶联剂的化学作用相结合制备了聚天冬氨酸酯聚脲流冲刷、干湿交替

4、、冻融循环等作用，从而不断风化、纳米复合材料。剥蚀、碳化，随时间的推移逐步加剧，最终危及工程安全。因此，为了防止因混凝土劣化影响工程的使2试验用寿命，除科学合理的设计、优质的施工质量外，还需对混凝土表面进行特殊保护。2．1原材料喷涂聚脲弹性体(spraypolyureaelastomer，以下聚天冬氨酸酯，从美国某公司购买；脂肪族异氰简称SPUA)技术是国外近l0年来继高固体分涂料、酸酯，从德国某公司购买；SiO纳米粒子，从国内某水性涂料、辐射固化涂料、粉末涂料等低(无)污染公司购买；硅烷偶联剂，从武汉道尔化工有限公司购涂装技术之后为适应环

5、保需求而研制、开发的一种买；一种活性稀释剂，从上海盈元化工有限公司购新型无溶剂、无污染的绿色施工技术。SPUA技术买。是一种新型“万能”(国外称之为versatile)涂装技2．2纳米复合材料的制备方法术，它集塑料、橡胶、涂料、玻璃钢多种功能于一身，以制备的纳米改性聚天冬氨酸酯为A组分，脂全面突破了传统环保型涂装技术的局限，很适合作肪族异氰酸酯为B组分，根据氨基当量和异氰酸酯为混凝土的表面涂层材料⋯。基当量，确定合适的A组分与B组分的用量比，制聚天冬氨酸酯聚脲材料是近几年来在聚脲工业得纳米复合材料。典型的双组分纳米复合材料的配领域出现的一种

6、高耐久性、慢反应、高性能材料。它方见表1。收稿日期：2009-03-26基金项目：长江科学院中央级公益性科研院所基本科研业务费(YWF0730／CL03)，长江科学院博士启动经费(YJJ0807)作者简介：邹涛(1979一)，男，湖北武汉人，工程师，主要从事水工混凝土保护及除险加固材料的研究开发工作，(电话)027．82820004(电子信箱)zoutao724@yahoo．tom．cn。长江科学院院报2010丘表1双组分纳米复合材料的配方Table1Formulaofthetwo-componentSiO2-polyurea3结果与讨论n

7、anocomposites3．1复合材料中SiO纳米粒子的粒径试验结果表明，在超声波的作用时问超过10rain的条件下，我们可以将SiO纳米粒子均匀分散到硅烷偶联剂与活性稀释剂的混合溶液中。图1测定的是SiO纳米粒子分散前的起始粒径，图2测定A组分制备：在超声波的作用下，将SiO，纳米的是SiO纳米粒子在硅烷偶联剂与活性稀释剂的粒子加入到硅烷偶联剂与活性稀释剂的混合溶液中混合溶液中分散后的粒径。比较图1和图2可以看混合均匀，然后再在高速分散机的作用下与聚天冬出，采用本试验方法可以将SiO纳米粒子分散成原氨酸酯混合均匀。级纳米粒子，但处理后的

8、SiO纳米粒子粒径和分散指数均有较小的增大，这可能是硅烷偶联剂吸附在2．3纳米复合材料的测试和表征SiO，纳米粒子表面引起的。采用英国马尔文公司NanoZS型粒径分析仪测1．00