论文摘要
聚合物纳米复合材料早在80年代初就已提出来,之后很快便成为人们研究的焦点。聚合物纳米复合材料要实现工业化,可以采用原位聚合的方法,即将纳米粒子或改性纳米粒子添加到聚合物原料中,然后原位聚合合成聚合物纳米复合材料。该法能较好地解决纳米粒子团聚及其与高聚物基体中的相容性与分散问题,制得的纳米复合材料性能优异,并且操作简单。本文中分别将未经表面处理的纳米粉体和用自行设计合成的大分子表面改性剂处理后的纳米粉体加入聚氨酯原料中,应用原位聚合的方法合成了不同的纳米粉体／聚氨酯复合树脂。研究结果表明,纳米Si02粉体在聚氨酯基体内可达到纳米尺度的分散；分别应用不同纳米粉体如纳米Si02、纳米CaCO3,对提高聚氨酯性能或降低其成本均有较为显著的作用。本文具体分为以下三个部分：第一章是绪论。通过文献调研,主要介绍了常用的无机纳米粒子及其表面改性方法,以及纳米粒子在聚氨酯改性中应用的研究现状等,最后提出了本课题的设计思路。第二章是介绍了应用纳米Si02粉体,通过原位聚合的方法合成纳米Si02/聚氨酯复合树脂。首先将一定比例的聚四氢呋喃醚二元醇（PTMEG）、己二酸—乙二醇—丁二醇三元共聚酯二元醇（TPEG）、乙二醇（EG）、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）和纳米二氧化硅混合,并用溶剂DMF调节到合适粘度后,用高速剪切机剪切10min左右,再经高压剪切分散机处理,然后置于反应瓶内升温至90℃搅拌,并按比例加入4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）,后视粘度补加少量MDI。合成的复合树脂用FTIR、GPC、TGA、SEM等进行了表征。结果表明,纳米Si02的加入对聚氨酯分子量的影响不大,MDI和硅羟基发生了化学反应,Si02均匀分散在聚氨酯基体中,经改性后的聚氨酯在力学性能上有较为明显的提高。第三章是大分子改性剂（BA）m-（MMA）n-COOH的合成及应用,即用合成的大分子改性剂再改性纳米碳酸钙,进而填充改性聚氨酯。首先选取甲基丙烯酸甲酯（MMA）和丙烯酸丁酯（BA）为单体,巯基乙酸（Mercaptoacetic acid）为链转移剂,偶氮二异丁腈（AIBN）为引发剂,合成大分子改性剂。实验中将上述药品按一定的配比加入到恒压漏斗中,在2.5h内滴加到盛有适量甲苯的三口烧瓶中,在110℃下保温反应4h。然后改装置为蒸馏装置,最后升温到170℃,除去溶剂与未反应的单体,得到合成产物。应用FTIR. 1H NMR、13C NMR、DSC、TGA和GPC对产物进行了表征,结果表明,合成的产物为数均分子量Mn在3500左右、一端带-COOH的丙烯酸酯类聚合物,其主要的失重在300-400℃,且只有一个Tg。然后用合成的大分子改性剂（BA）m-（MMA）n-COOH包覆纳米CaCO3粉体。FTIR、TGA、粒径分析、接触角及沉降实验等分析表明,纳米CaCO3粒子与大分子改性剂发生了化学键和,改性后的纳米粒子亲水性降低、亲油性增加,在溶剂中团聚也明显减弱。最后将改性纳米CaCO3粒子添加到聚氨酯原料中,采用原位聚合的方法合成了复合树脂。SEM显示,改性纳米CaCO3在聚氨酯基体中分散均匀,拉伸测试表明少量纳米CaCO3的加入能提高聚氨酯的拉伸强度；TGA数据可以看出,纳米CaCO3对树脂的热稳定性影响不大。
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摘要Abstract第一章 绪论1.1 引言1.2 纳米粒子的特性1.2.1 表面效应1.2.2 体积效应1.2.3 量子尺寸效应1.3 聚合物改性中常用的纳米粒子1.3.1 纳米二氧化硅1.3.2 纳米碳酸钙1.3.3 纳米二氧化钛1.4 无机纳米粒子表面改性的研究现状1.4.1 偶联剂改性1.4.2 大分子改性剂法1.4.3 表面活性剂法1.4.4 表面沉淀法1.4.5 机械化学改性法1.4.6 高能改性法1.5 纳米粒子在聚氨酯改性中的应用1.5.1 聚氨酯简介1.5.2 聚氨酯/纳米粒子复合树脂的制备方法1.5.2.1 原位复合法1.5.2.2 插层复合法1.5.2.3 共混法1.6 纳米粒子在聚氨酯改性中及存在的问题1.7 论文的设计思想和研究内容1.7.1 论文的设计思想1.7.2 论文的研究内容参考文献2/聚氨酯复合树脂的研究'>第二章 原位聚合法制备纳米SiO2/聚氨酯复合树脂的研究2.1 引言2/聚氨酯复合树脂'>2.2 原位聚合法制备纳米SiO2/聚氨酯复合树脂2.2.1 纳米二氧化硅的结构及改性机理2.2.2 主要实验药品2.2.3 实验仪器2.2.4 纳米粉体的干燥及聚酯除水2.2.4.1 纳米粉体的干燥2.2.4.2 聚四氢呋喃醚二元醇（PTMEG）除水2.2.4.3 聚己二酸丁二醇酯二元醇（TPEG）除水2.2.4.4 N,N-二甲基甲酰胺（DMF）除水2.2.5 滴定液的配制2.2.5.1 苯酐-吡啶酰化剂的配制2.2.5.2 酚酞指示剂的配制2.2.5.3 标准KOH溶液的配制与标定2.2.5.3.1 标准KOH溶液的配制2.2.5.3.2 标准KOH溶液的标定2.2.6 聚酯多元醇/聚醚多元醇羟值的测定2/聚氨酯复合树脂的合成'>2.2.7 纳米SiO2/聚氨酯复合树脂的合成2分离制备'>2.2.8 原位聚合的纳米SiO2分离制备2.2.9 聚氨酯膜的制备2.3 结果与讨论2.3.1 红外表征2的热重分析'>2.3.2 原位聚合前后纳米SiO2的热重分析2接触角测定'>2.3.3 原位聚合前后纳米SiO2接触角测定2.3.4 PU纯树脂和复合树脂分子量和分子量分布的比较2.3.5 复合树脂的热稳定性2.3.6 复合树脂的SEM分析2.3.7 复合树脂的拉伸性能2.3.8 复合树脂的动态力学性能2.3.9 复合树脂的XRD分析2.4 结论参考文献m-（MMA）n-COOH的合成与应用'>第三章 大分子改性剂（BA）m-（MMA）n-COOH的合成与应用3.1 大分子表面改性剂的设计、合成3.1.1 引言3.1.2 大分子改性剂的合成设计3.1.3 实验药品3.1.4 实验仪器3.1.5 单体的精制3.1.5.1 引发剂偶氮二异丁腈（AIBN）的精制3.1.5.2 单体丙烯酸丁酯（BA）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）的精制m-（MMA）n-COOH的合成'>3.1.6 （BA）m-（MMA）n-COOH的合成3.1.7 结果与讨论3.1.7.1 影响产物分子量的影响因素3.1.7.2 FT-IR表征3.1.7.3 核磁共振NMR分析3.1.7.4 热重分析3.1.7.5 示差扫描量热DSC分析3.1.7.6 相对分子量及其分布分析3.1.8 小结m-（MMA）n-COOH包覆改性纳米CaCO3'>3.2 大分子改性剂（BA）m-（MMA）n-COOH包覆改性纳米CaCO33.2.1 引言3.2.2 实验部分3.2.2.1 实验药品及仪器m-（MMA）n-COOH包覆改性纳米CaCO3'>3.2.2.3 （BA）m-（MMA）n-COOH包覆改性纳米CaCO33.2.3 结果与讨论3.2.3.1 红外分析3粒径分布'>3.2.3.2 改性前后纳米CaCO3粒径分布3透射电镜TEM观察'>3.2.3.3 改性前后纳米CaCO3透射电镜TEM观察3热重分析'>3.2.3.4 改性纳米CaCO3热重分析3接触角的变化'>3.2.3.5 改性前后纳米CaCO3接触角的变化3沉降实验'>3.2.3.6 改性前后纳米CaCO3沉降实验3.2.4 小结3填充改性聚氨酯'>3.3 改性纳米CaCO3填充改性聚氨酯3.3.1 引言3.3.2 实验部分3.3.2.1 实验药品及仪器3/聚氨酯复合树脂的制备'>3.3.2.2 纳米CaCO3/聚氨酯复合树脂的制备3.3.3 结果与讨论3的添加量对体系粘度的影响'>3.3.3.1 纳米CaCO3的添加量对体系粘度的影响3在树脂基体中的分散状况'>3.3.3.2 纳米CaCO3在树脂基体中的分散状况3的添加量对树脂热稳定性的影响'>3.3.3.3 纳米CaCO3的添加量对树脂热稳定性的影响3的添加量对树脂力学性能的影响'>3.3.3.4 纳米CaCO3的添加量对树脂力学性能的影响3的添加量对树脂结品性能的影响'>3.3.3.5 纳米CaCO3的添加量对树脂结品性能的影响3.3.4 小结参考文献致谢攻读硕士学位期间发表的论文
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