亲水性性层状硅酸盐_热塑性聚氨酯纳米复合材料的形态与性能.pdf

■PU技术 亲水性性层状硅酸盐/热塑性聚氨酯 纳米复合材料的形态与性能 ◆ 范卫娟 （山西省化工研究所 太原030021） 【摘要】亲水性层状硅酸盐/聚氨酯纳米复合材料由双螺杆挤出技术和溶剂涂布 分散法以及脱层技术制备而成。溶剂涂布法是最佳操作方法，这种方法可以避免熔解 过程对表面降解的影响，有机硅的加入对拉伸强度和伸长率没有改进，劲度却大幅度 增强。有机硅含量为7wt%时，杨氏模量增大3.2折，纳米复合材料滞后性和永久变 形增强。 一 前言 态及性能的影响。 热塑性聚氨酯(TPUs)是线性嵌段共聚物，由硬软段 交替组成，硬段由二异氰酸酯和扩链剂合成，软段由线性 二 实验 长链二醇形成，由于硬段和软段热动力学原因，TPUs发生 2.1原料与制备 相分离。软硬段聚集成微相结构，在高于、低于玻璃化温 本文研究了两种TPUs——硬度为80A软弹性体 度及室温下，由玻璃状、硬段区域和橡胶状及软段区域组 (SUP)和硬度为55D硬弹性体(HPU)，这两种弹性体均由 成，通过物理交联(氢键)增大硬段的刚性，加入填料可以 1000g/mol四氢呋喃聚醚(PTMO)软段与4，4′-二苯甲 改进软段性能。TPUs微相结构及性能近十年来得到广泛关 烷二异氰酸酯(MDI)和1，4-丁二醇(BDO)硬段组成，SPU 注，并加大研究力度。聚合物中加入层状纳米硅酸盐可改 和HPU硬段浓度分别为35和55%。 进聚合物的机械性能、热性能和阻尼性能及其它性能，虽 本文用于改性的层状硅酸盐（30B）为有机硅酸盐系 然改进机理还不十分清楚，但材料性能的改进与聚合物分 列，是由阳离子含量为0.92meq/g的天然蒙脱土组成，使 子动力学和结晶态的改变有关，而且与加入的填料也有很 用前在80℃真空干燥12h。 大关系，结构发生分离，这样可使纳米复合材料的性能各 熔融PU用双螺杆挤出机挤出，挤出速度40rpm，挤 向同性，端官能聚合物或嵌段共聚物达到理想的分离结 出温度SPU为210℃，HPU为220℃，在相同温度下模压3min。 构，嵌段共聚物的相分离说明纳米填料的加入可减小形态 溶剂涂布(SC)是将5wt%有机硅酸盐甲苯溶液在20KHz 的改变。层状硅酸盐纳米复合聚氨酯(PU)的研究仍停留在 经超声处理2min，然后加入到含5wt%二甲基乙酰胺 初级阶段，还不成熟，PU纳米复合材料现有制备工艺是溶 (DMAc)的PU溶液中，充分混合1min，在室温下再搅拌 剂涂布和部分聚合法，为了改进阻尼和机械性能，用双螺 1h，混合物再经超声处理2min，然后快速涂在玻璃板上， 杆挤出法制备TPU纳米复合材料，这种方法文献中没有报 得到的膜在氮气中50℃干燥36h，再真空干燥12h。 道，层状硅酸盐对