【硕士】有机刚性微球复合材料的制备及性能研究

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内容简介

　　【硕士】有机刚性微球复合材料的制备及性能研究　　授予学位：硕士　　学位授予单位：太原理工大学　　学位年度：2007　　 聚氨酯弹性体由于具有机械性能优良、弹性高、耐磨、耐油、耐臭氧、耐透气性能好等优异的性能，因此在民用、国防、航天、军事、体育等领域得到了广泛的应用。为了进一步提高聚氨酯材料的性能，扩大其应用领域，人们一直致力于通过各种方式对聚氨酯材料进行改性。随着纳米技术的兴起，使用无机纳米粒子对其进行改性，已成为一种有效的途径。无机纳米粒子在聚氨酯基体中分散性较差，影响其改性效果，使用前通常需要对其表面进行改性，而用乳液法合成有机刚性纳米粒子较为容易，且有机刚性粒子的表面与聚氨酯基体有较好的相容性，因此，本论文首次提出用有机刚性微球对聚氨酯材料进行改性研究。　　 本文采用种子乳液聚合方法合成了聚苯乙烯有机刚性微球和表面带羟基的有机刚性微球，考察了影响乳液聚合稳定性和微球粒径的因素，并通过激光粒度分布仪、TEM和FT-IR等手段对有机刚性微球进行了分析测试和表征。　　 TEM测试结果显示有机刚性微球为形态基本规则的球形，粒度均匀。FT-IR分析证实功能单体甲基丙烯酸B羟乙酯可有效地聚合在有机刚性微球的表面，微球表面的羟基含量为O.107％。　　 本文在聚酯多元醇(PEA)-甲苯二异氰酸酯(TDI)—3，3．二氯．4，4．二氨基二苯甲烷(MOCA)和聚醚多元醇---甲苯二异氰酸酯(Ⅱ)I)—3，3．二氯．4，4．二氨基二苯甲烷(MOCA)两种体系中，采用预聚法制备了聚氨酯，=有机刚性微球复合材料，详细考察了复合材料的力学性能、耐溶剂性能，并利用DMA、DSC和SEM等手段对复合材料进行了表征。　　 力学性能测试结果显示：在聚酯和聚醚两种体系中，复合材料的力学性能与纯聚氨酯相比均有显著的提高。在聚酯型聚氨酯／有机刚性微球复合材料中，用表面带羟基的有机刚性微球制备的复合材料(PEU／PS--OH复合材料)的综合力学性能优于用聚苯乙烯有机刚性微球制备的复合材料(PEU，PS复合材料)的综合力学性能。在聚醚型氨酯侑机刚性微球复合材料中，用聚苯乙烯有机刚性微球制各的复合材料(PTU／PS复合材料)的综合力学性能优于用表面带羟基的有机刚性微球制备的复合材料的综合力学性能。在两种体系中均表现为有机刚性微球的添加量为1％～3％时，复合材料的综合力学性能提高幅度较大。DMA试结果显示：聚酯型聚氨酯，有机刚性微球复合材料中，PEU／PS复合材料的储模能量与纯聚氨酯相比变化不大，耗能模量降低，玻璃化温度降低，阻尼性能降低，说明聚苯乙烯有机刚性微球的加入影响了微相分离。　　 DSC测试结果显示：有机刚性微球起到异相成核的作用，改变了硬链段结晶形态，影响了软硬链段的微相分离。耐溶剂性能测试结果显示：添加有机刚性微球会使复合材料的耐溶剂性能有所下降。　　 SEM测试结果显示：在两种体系下制备的复合材料中，有机刚性粒子的形状与乳液中的球形有所不同，这种二次团聚粒子分散均匀，另一方面有机刚性粒子与基体材料有较好的相容性。　　本文所采用的有机刚性微球制备聚氨酯复合材料，为改性聚氨酯提供了一种新的研究思路。　　

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