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《南京工业大学》 2004年
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聚氨酯/纳米SiO_2杂化物的组装研究

眭建军  
【摘要】:有机/无机纳米杂化物的组装以及相关的纳米技术在制备新型纳米复合材料中显得尤为重要,越来越受到研究者的青睐。由于这些纳米改性剂与聚合物基体之间的协同作用,使得这些聚合物基无机纳米杂化材料具有许多新奇的特性,比如优越的力学性能、光学性能、电磁性能、生物特性以及催化特性。最近聚合技术不断发展,可以通过对单个原子或分子的可控操作实现对纳米尺度的特种用途材料的设计和制备。聚合物分子链与无机纳米材料表面的接枝方式很多,主要包括化学吸附、“接枝到表面”和“从表面接枝” 。“接枝到表面”是指具有功能端的聚合物同有反应性的无机纳米材料表面发生反应以共价键合方式使聚合物分子结合到基体表面;“从表面接枝”是指先将引发剂结合到无机纳米材料表面,再使其引发单体发生原位聚合反应来实现聚合物与基体的连接。 在所有这些纳米杂化材料中聚氨酯基纳米SiO2杂化物由于具有多才多艺的性能和原料的多样性而倍受关注。在以前的报道中一些研究小组采用多面体低聚倍半硅氧烷和以溶胶凝胶法制得的纳米SiO2为原料制备出聚氨酯基纳米SiO2杂化材料。然而对于将聚氨酯基体接枝到表面官能团化的纳米SiO2表面的研究还没有进行探索,本文对此做了大量的研究工作,成功地采用“接枝到表面”的方法合成了聚氨酯基纳米SiO2杂化材料。 本研究主要使用有机硅处理剂3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTS)对纳米SiO2进行改性处理,得到表面官能团化的纳米SiO2(SIAP),然后采用组装技术制备聚氨酯基纳米SiO2杂化材料(SIAP/PU)。通过傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、能量分散光谱仪(EDS)、差式量热扫描仪(DSC)、热重分析仪(TGA)、宽角度X衍射(WAXD)、电子拉力试验机和表面接触角的测量对杂化材料SIAP/PU的结构及性能进行分析、表征和研究。结果表明:APTS与纳米SiO2发生化学反应使纳米SiO2表面官能团化,并与聚氨酯基活性链段进行化学反应,从而实现聚氨酯与纳米SiO2的有序组装;纳米SiO2经过APTS改性,有效地防止了纳米SiO2的团聚,同时增强了纳米SiO2与聚氨酯基体之间的相容性,改性纳米SiO2以纳米级均匀地分散在聚氨酯基体中;PU杂化材料SIAP/PU WP=7 的玻璃化转变温度较纯聚氨酯略有提高;PU杂化材料SIAP/PU的机械性能明显优于纯聚氨酯,而且随着纳米SiO2含量的增加,PU杂化材料SIAP/PU的拉伸性能和断裂伸长率也随之有显著地提高;改性纳米SiO2表面由于亲水性的羟基基团减少,制备得到的PU杂化材料SIAP/PU亲油性增强;通过对固态纳米SiO2以及分散在甲乙酮中的纳米SiO2的使用进行比较发现分散在甲乙酮中的纳米SiO2经过APTS处理后即使纳米SiO2含量达到10%,也能以10~20nm的粒径均匀地分散在聚氨酯基体中;使用PU杂化材料SIAP/PU与环氧树脂(E44)进行化学共混得到杂化物SIAP/PU/E44,与纯E44相比表现出“软而韧”的材料特性。
【学位授予单位】:南京工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TB383

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【引证文献】
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