【博士】聚氨酯彈性體改性及其復(fù)合材料制備研究

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　　【博士】聚氨酯彈性體改性及其復(fù)合材料制備研究　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：南京理工大學(xué)　　學(xué)位年度：2008　　本文綜述了聚氨酯樹脂的發(fā)展以及無機(jī)微粒填充高聚物復(fù)合材料的研究進(jìn)展；探討了無機(jī)填料表面處理技術(shù)，并利用自由基聚合的方法設(shè)計(jì)并合成了嵌段比為100：50：20的PS-b—PBA—b—PMPS嵌段共聚物偶聯(lián)劑，而且以這種偶聯(lián)劑和KH-550為有機(jī)處理劑分別對(duì)陶瓷微珠等幾種填料進(jìn)行了有機(jī)處理；通過原位聚合法合成了PUE／磨碎玻璃纖維、PUE／陶瓷微珠、PUE／滑石粉、PUE／碳化硅等復(fù)合材料；通過FTIR、GPC、NMR等手段對(duì)改性后的陶瓷微珠進(jìn)行了表征，表明陶瓷微珠與有機(jī)處理劑之間有強(qiáng)相互作用；通過接觸角、活化率、吸油量、紅外譜圖、偏光顯微照相和粒度分布測(cè)試等實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)玻璃纖維等改性效果進(jìn)行了表征。結(jié)果表明改性后的無機(jī)填料活性增強(qiáng)，明顯要好于未經(jīng)偶聯(lián)劑處理的無機(jī)填料；討論了無機(jī)材料改性前后活性聚氨酯的特殊機(jī)理及各種因素對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能、耐熱性能及耐極性溶劑性能的影響；討論了各種因素對(duì)透明PU彈性體性能的影響；通過XRD、TEM、SEM掃描電鏡、FITR、TG熱分析等手段對(duì)改性材料進(jìn)行了表征，充分研究了合成材料的聚合一結(jié)晶，結(jié)構(gòu)一性能的關(guān)系。為聚氨酯改性提供了一種新的方法，同時(shí)也為改性聚合物提供了一個(gè)新的思路?！　? 研究表明，利用偶聯(lián)劑改性的無機(jī)填料，可以使合成的聚氨酯彈性體的力學(xué)性能有明顯的提高；但因無機(jī)填料本身性質(zhì)的不同，改性后的材料彼此間也有很大區(qū)別，具體如下： 1、對(duì)磨碎玻璃纖維改性聚氨酯彈性體進(jìn)行了系列的研究，結(jié)果表明：經(jīng)過KH550處理的磨碎玻纖在彈性體中分散良好，低于5％添量時(shí)性能表現(xiàn)一般；而15％的填加量可以明顯提高彈性體的強(qiáng)度和韌性，拉伸強(qiáng)度由2．64MPa增加到8．05MPa，斷裂伸長(zhǎng)率由226％增加到252．5％，硬度由68A增加到75A。經(jīng)過表面處理的磨碎玻纖改性的PU彈性體其耐溶劑性能、耐熱性能均有所提高?！　?、用嵌段共聚物偶聯(lián)劑PS—b_PBA．b—PMPS對(duì)陶瓷微珠進(jìn)行了改性，詳細(xì)考察了陶瓷微珠類型、含量對(duì)填充型PU彈性體性能的影響，結(jié)果表明：DTA型陶瓷微珠填充效果最好，當(dāng)填料量15％時(shí)，其拉伸強(qiáng)度由7．14MPa增加到14．12MPa，斷裂伸長(zhǎng)率由246．1396增加到437．93％，與純PU相比，耐熱性能有明顯提高，但其耐溶劑性能仍比較差?！　?、對(duì)滑石粉填充制備的復(fù)合材料進(jìn)行了詳細(xì)研究，結(jié)果表明：滑石粉填充量小于5％時(shí)對(duì)復(fù)合材料的各項(xiàng)性能影響不大，但作為填充料可降低改性材料成本；為15％填量時(shí)拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率等力學(xué)性能略有提高；當(dāng)填量達(dá)到20％時(shí)，除硬度外，其它各項(xiàng)力學(xué)指標(biāo)開始下降。通過改性前后的物理性能對(duì)比發(fā)現(xiàn)，滑石粉復(fù)合材料吸水率、收縮率減小、尺寸穩(wěn)定性較好，耐溶劑性能提高，但耐熱性能沒有太大變化?！　?、用熔融插層法合成了PU彈性體／碳化硅復(fù)合材料并進(jìn)行了系列研究，結(jié)果表明：10％碳化硅填充量在基體中分散性良好；少量的聚合物插入到了碳化硅層間；加入碳化硅后其耐熱溫度提高了20"C，耐溶劑性能有所增強(qiáng)，耐磨性表現(xiàn)最為突出，其耐磨性能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)越于其它合成材料?！　?、研究了合成方法、多異氰酸酯種類、擴(kuò)鏈劑、固化溫度、固化時(shí)間等對(duì)透明彈性體的力學(xué)性能、光學(xué)透明性和熱穩(wěn)定性的影響，結(jié)果表明：改進(jìn)工藝后的最佳合成條件為，固化溫度為130"C、固化時(shí)間為lOh、聚合時(shí)間為30min；硬段含量42．6％時(shí)效果最佳。　　

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