纳米材料改善聚氨酯材质的高速内生热问题
针对分散相尺寸和两相界面粘结这两个影响纳米复合材料性能的关键因素,运用“纳米内交联”技术,合成了聚氨酯纳米复合材料,生产出耐高速聚氨酯胶轮,与普通有机蒙脱土填充聚氨酯材料性能和其胶轮内生热的对比测试表明:“纳米内交联”耐高速聚氨酯纳米复合材料综合性能优异,阻尼性大幅度降低,从而大幅度降低了聚氨酯胶轮高速转动时的内生热,为解决长期困扰聚氨酯界的“聚氨酯高速转动内生热极大”的难题开辟了新路。关键词:纳米交联;蒙脱土;纳米复合材料;聚氨酯弹性体
聚氨酯纳米复合材料将无机材料的刚性、耐溶剂性和耐热性与聚氨酯高弹性、韧性、良好的加工性能结合起来,构筑新型超子纳米复合结构,将赋予聚氨酯材料全新的特殊功能。
目前市售的纳米粉末,如Ca(J0、SO,、T(2以及蒙脱土等纳米粉体填料,用偶联剂或插层剂等作表面处理,然后将其分散在二元醇单体中,与=异氰酸酯合成预聚体,再加入交联剂制备纳米改性聚氨酯弹性体,属于聚合复合填充,其特征是在已有的无
机纳米填料表面,进行化学修饰来改善与有机聚合物的相容性,以达到在聚合物基相中均匀分散。然而纳米分散体系存在巨大的界面自由能,常规的界面偶联、界面相容,不足以消除无机纳米粒子与有机聚合物之间的高界面能差,无机纳米颗粒常常团聚
成大颗粒,很难甚至无法得到真正的纳米复合材料[11。聚氨酯弹性体通常在大形变、高动态条件下工作,若两相界面粘接强度不足,附着在无机纳米粒子表面的有机分子链将发生滑脱形成空隙,高温时此处最易氧化,极大地影响复合材料的强度,其它性能与人们的要求也相差甚远。
蒙脱石矿物具有天然的纳米片层结构,其单位晶胞由两层硅氧四面体中间夹带一层铝氧八面体,两者之间靠共用氧原子连接,形成单片厚约1 ny长和宽各约100 -1000 ny靠层间可交换阳离子的静电作用堆积在一起的层状结构,层间阳离子如N才、ca_、Mg-等是可交换阳离子,用适当的有机阳离子(插层剂)进行离子交换,层间距增大,并使层间微环境的极性发生变化,从亲水性变为亲油性[21。插层剂的有机链越长,插层后片层间距越大。插层剂所带官能团如与单休一起共聚,则不仅使蒙脱土片层间的化学环境更有利于单体插层,而且通过化学键把纳米级蒙脱土片与聚氨酯主链连在一起。层间单体原位聚合反应释放出的自由能抵抗蒙脱土片
层间的吸引力而作功,使层间距大幅度增加形成剥离型聚氨酯纳米复合材料,从而表现出一系列纳米效应,呈现全新的物理特性。为此,最新开发了一种聚氨酯专用纳米交联剂(IVMT-15 Ql它将众多有机伯羟基通过离子交换反应插层在蒙脱土纳米片层间,然后分散到单体中进行共缩聚反应形成氨酯化学键,使聚氨酯基体中原位生成“纳米内交联”超分子纳米复合结构,从而保证了与聚氨酯基体之间很高的粘结强度,解决了蒙脱土纳米级均匀分散这一难题。“纳米内交联”
聚氨酯新产品强度、耐热性和综合性能均优于上述聚合复合填充纳米改性聚氨酯,可用于普通聚氨酯无法使用的场合,大大拓宽了聚氨酯的应用领域。
来自:本站 作者:admin 发布时间:2016-04-29 12:20:28 点击次数:605
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