【硕士】聚氨酯纳米复合材料界面作用与表面性能研究

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内容简介

　　【硕士】聚氨酯纳米复合材料界面作用与表面性能研究　　授予学位：硕士　　学位授予单位：西北工业大学　　学位年度：2007　　 复合材料的界面是影响复合材料结构与性能的关键因素。形成理想的聚合物／纳米粘土复合材料的关键是理解并控制纳米粘土在聚合物中的分散与粘合，使纳米粘土能够在聚合物中均匀分散并与聚合物形成良好的接触界面。累托石是～种结构类似蒙皂石的粘土矿物，其层间含有可交换的水合阳离子，层间距为2rim左右。研究累托石(REC)，聚氨酯(TPUR)纳米复合材料的界面作用不仅为设计复合材料界面提供一定的理论依据，而且也希望对其在环保、催化剂、吸附等领域的应用起到一定的指导作用．　　 本文选用REC作为纳米填料相，选择热塑性聚氨酯弹性体为基体，采用两种不同的季铵盐改性剂制备有机改性累托石(OREC)，通过熔融共混的方法制备了有机累托石／聚氨酯纳米复合材料；采用分子模拟技术建立累托石，季铵盐改性剂，改性累托石，聚氨酯以及累托石／聚氨酯复合材料的结构模型，计算了累托石、季铵盐改性剂、聚氨酯之间的相互作用；采用反气相色谱法定量研究累托石、不同的改性累托石和聚合物基体的表面性质，分析累托石改性前后表面性质的变化，分析改性累托石与聚氨酯的表面性质的匹配关系与其复合材料微观结构的关系；采用毛细管流变仪分析改性累托石／聚氨酯复合材料的流变性；采用反气相色谱法定量研究改性累托石不同添加量的复合材料的表面性质，分析累托石添加量对其复合材料表面性能的影响。　　结果表明，REC与不同有机改性剂之间的相互作用不同，OREC的表面性质发生很大变化，其中十二烷基一二甲基一苄基溴化铵(1227)对REC的改性效果较好：复合材料中填料和基体的表面性质研究结果表明，填料和基体的表面性质直接影响其复合材料的结构进而对纳米复合材料的各种性能有一定的影响。REC表面色散能较高，表面酸性较强，在TPUR基体中的分散性较差；OREC色散能明显降低，且表面呈一定碱性，在TPUR中的分散性明显改善；其中1227处理的REC与TPUR基体的色散能较为接近，酸碱作用参数较为匹配，其在TPUR基体中的分散性更优，力学性能提高显著。此外，分子模拟的结果表明1227季铵盐和REC之间的结合能高于1631季铵盐与REC之间的结合能，说明1227季铵盐和REC的相互作用较强；TPUR和1227改性REC的结合能较大，说明这两者之间相互作用较强。OREC]TPUR复合材料的流变性能结果认为OREC使得纳米复合材料的熔体流变性下降，表明OREC与TPUR之间存在较强相互作用。不同OREC添加量的TPUR复合材料的表面性质结果表明，OREC的添加量对于复合材料的表面性质有一定影响，在5％添加量时，表面能较低，插层效果较好，力学性能也较好。　　　　　　

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