羧基化碳纳米管改性水性聚氨酯的制备与性能研究
《2024年水性聚氨酯-纳米SiO2复合材料制备及老化性能研究》范文
《水性聚氨酯-纳米SiO2复合材料制备及老化性能研究》篇一水性聚氨酯-纳米SiO2复合材料制备及老化性能研究一、引言随着现代科技的不断发展，聚氨酯（PU）作为高性能聚合物，具有独特的力学、热学及电学性质，已被广泛应用于各领域。
尤其是水性聚氨酯（WPU）因其绿色环保的特性而受到广泛的关注。
将纳米材料引入聚氨酯体系中，能够有效地提高其性能。
本篇论文旨在研究水性聚氨酯与纳米SiO2复合材料的制备方法，以及其老化性能。
二、水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料的制备首先，要了解复合材料的制备方法。
本研究采用了物理共混法和化学交联法两种方法来制备水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料。
具体操作过程包括选择合适的前驱体，对SiO2进行纳米级别的制备与表面处理，然后与水性聚氨酯进行混合或交联反应。
（一）物理共混法物理共混法是一种简单有效的制备方法。
首先，将纳米SiO2与水性聚氨酯进行混合，通过搅拌和分散的方式使两者均匀混合。
然后，通过调节混合比例和分散条件，得到具有不同SiO2含量的复合材料。
（二）化学交联法化学交联法通过在反应过程中引入化学键合作用，使纳米SiO2与水性聚氨酯之间产生更强的相互作用。
首先，将水性聚氨酯进行适当的预处理，然后与纳米SiO2进行反应，形成稳定的化学交联结构。
三、老化性能研究复合材料的老化性能对于其在应用环境中的性能稳定性和使用寿命具有重要意义。
本研究对制备得到的水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料进行了多种条件下的老化实验。
（一）热老化实验在高温环境下，复合材料的性能会受到一定的影响。
通过在高温环境中对复合材料进行热老化实验，观察其性能变化情况。
通过对比不同SiO2含量的复合材料在热老化后的性能变化，评估其耐热性能的改善程度。
（二）紫外老化实验在阳光或紫外线辐射的照射下，水性聚氨酯的表面会发生光氧化反应，导致性能下降。
通过进行紫外老化实验，研究不同条件下紫外辐射对复合材料性能的影响，并评估其抗紫外老化的能力。
聚氨酯／碳纳米管复合材料的制备及其性能研究
高 阻测试 仪 ：５ ７ ６ １ Ａ型 ， 国吉 时利公 司 。 美
１ ３ 试 样制备 ．
进行 表 面功能 化 ， 使其 表 面产生 大量含 氧 官能 团 ， 有 利 于改善 ＭＷＣ Ｔ 基体 中 的分 散性 Ｊ Ｎ ｓ在 。但 仍 有
很 大 一 部 分 ＭＷＣ Ｔ Ｎ ｓ保 持 了 较 长 的 长 度 ， 些 这 ＭＷＣ Ｔ 很 容易 缠绕 在 一起 ， 其 在 采 用溶 液 共 混 Ｎｓ 尤 法 制备 复合材 料 过程 中 ， 剂 的挥 发会 使 Ｍ Ｎ ｓ 溶 ＷＣ Ｔ
１ ０
工 程 塑 料 应 用
２１ ０ １年 第 ３ ９卷 ， １ 第 期
，
聚 氨 酯／ 纳米 管 复合 材 料 的制备 及 其 性 能研 究 木 碳
王 静 荣
（ 上海第二工业 大学城市建设与环境工程 学院， 上海 ２ １０ ） ０ ２ ９
摘要
通 过 强碱 球 磨 方 法 对 多壁碳 纳 米 管 （ Ｗ Ｃ Ｔ ） 行 了改 性 处 理 ， 对 其 化 学 结 构 和 微 观 形 态进 行 了分 Ｍ Ｎｓ进 并
为 １３ ２的 比例 制 备 Ｐ Ｒ。然 后 ， 用 溶液 共 混法 ：： Ｕ 采
Ｐ Ｒ ＭＷＣ Ｔ 复合 材料 ， Ｕ／ Ｎｓ 并对 其性 能进行 了分 析 。
１ 实验 部分 １ １ 主 要 原 材 料 ．
将 强碱 处理 的质量 分数 为 ５ 的 ＭＷＣ Ｔ 通 过超声 ％ Ｎｓ 分 散法 分 散 于 Ｄ ｃ中 ， 后 加入 Ｐ Ｒ 中 ， 拌 均 ＭＡ 然 Ｕ 搅
（） ｉ ＭＷＣ Ｔ Ｎ ｓ的改 性处 理
将 一定 量 的 Ｍ Ｎ ｓ与 Ｋ Ｈ 按 一 定 比例 混 ＷＣ Ｔ Ｏ 合 ， 人 球 磨 罐 中 ， 入 适 量 的 大 、 、 球 进 行 球 放 加 中 小
《水性聚氨酯-纳米SiO2复合材料制备及老化性能研究》范文
《水性聚氨酯-纳米SiO2复合材料制备及老化性能研究》篇一水性聚氨酯-纳米SiO2复合材料制备及老化性能研究一、引言随着现代科技的不断发展，聚氨酯（PU）作为高性能聚合物，具有独特的力学、热学及化学性能，在众多领域得到了广泛应用。
然而，传统聚氨酯材料在长期使用过程中易出现老化问题，导致其性能下降。
为了改善这一状况，本文提出了一种新型的水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料制备方法，并对其老化性能进行了深入研究。
二、材料制备1. 材料选择实验选用水性聚氨酯、纳米SiO2及助剂等作为原料。
其中，水性聚氨酯作为基体材料，纳米SiO2作为增强材料。
2. 制备过程（1）将水性聚氨酯与适量的助剂混合，搅拌均匀；（2）将纳米SiO2加入上述混合液中，进行超声分散处理；（3）将分散均匀的混合液进行浇注、固化，得到水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料。
三、性能研究1. 物理性能通过扫描电子显微镜（SEM）观察复合材料的微观结构，发现纳米SiO2均匀地分散在水性聚氨酯基体中。
这有助于提高复合材料的力学性能和热稳定性。
2. 力学性能对复合材料进行拉伸、压缩等力学性能测试，结果表明，纳米SiO2的加入显著提高了聚氨酯的力学性能。
复合材料的拉伸强度、压缩强度及模量均有所提高。
3. 热稳定性通过热重分析（TGA）和差示扫描量热法（DSC）对复合材料的热稳定性进行研究。
结果表明，纳米SiO2的加入提高了聚氨酯的热分解温度，显著提高了其热稳定性。
四、老化性能研究1. 老化实验方法将复合材料置于不同温度、湿度及光照条件下进行加速老化实验，模拟实际使用过程中的老化过程。
2. 老化性能分析（1）外观变化：通过观察老化前后复合材料的外观变化，评估其抗老化性能；（2）力学性能：对老化后的复合材料进行拉伸、压缩等力学性能测试，分析其力学性能的变化；（3）热稳定性：通过TGA和DSC分析老化后复合材料的热稳定性变化。
五、结果与讨论经过对水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料的老化性能研究，得出以下结论：1. 纳米SiO2的加入显著提高了水性聚氨酯的抗老化性能。
[聚氨酯,复合材料,水性]酸化多壁碳纳米管／水性聚氨酯复合材料的制备与性能研究
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酸化多壁碳纳米管/水性聚氨酯复合材料的制备与性能研究0 引言自从1991年，碳纳米管由日本科学家Iijima发现以后，因其具有良好的力学性能、热性能、高的导电性以及独特的准一维管状分子结构而引起了研究者的研究热潮。
与传统的聚合物相比，碳纳米管/聚合物复合材料具有更高的机械性能、热性能、阻燃性能等，同时还可具有特殊的光、电性能，被广泛地应用在建筑、航空、环境监测以及生物医药等领域。
WPU是以水为分散介质，具有易加工、不燃、环境友好等优点，备受研究者的关注。
然而传统WPU 的机械强度不高，热性能差，在应用中受到一定的限制。
碳纳米具有很高的长径比、极好的柔韧性、优异的导电性和力学性能，用碳纳米管改性WPU可以增强WPU的力学性能和热学性能，提高其导电率，从而扩宽WPU的应用领域。
碳纳米管因其比表面积大，容易团聚，很难在WPU基体中分散，改善其在PU基体中的分散性、增加两者的相容性成为需要解决的问题。
为此，本文采用混酸处理多壁碳纳米管，使其表面羧基化，通过共混法制备出酸化多壁碳纳米管/WPU复合材料。
结果显示，随着酸化碳纳米管的添加，复合材料的拉伸强度逐渐增加，断裂伸长率先增加后降低，酸化碳纳米管在PU基体中均匀分散。
酸化碳纳米管的添加显著提高了复合材料的热稳定性。
1 实验部分1.1 实验原料及试剂聚醚二醇(N210，Mn=1 000)：工业级，南京金陵石化总公司;异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)：工业级，美国进口封装;一缩二乙二醇(DEG)：工业级，上海高桥化工厂;二羟甲基丙酸(DMPA)：工业级，京林氏精华化新材料公司;三乙胺(TEA)：分析纯，上海宁新化工试剂厂;辛酸亚锡(T9)、二丁基锡二月桂酸酯(T12)北京化工三厂;丙酮，工业级，上海东懿化学试剂公司;多壁碳纳米管(MCNTs)，北京德科岛金;浓HNO3：分析纯，国药集团化学试剂;浓H2SO4：分析纯，国药集团化学试剂。
1.2 实验步骤1.2.1 多壁碳纳米管的酸化处理取一定量的碳纳米管、浓H2SO4、浓HNO3，按照质量比1∶100∶33，加到反应器中，75 ℃恒温搅拌回流36h，降温，用去离子水稀释，再用高速离心机进行离心，直至洗涤的上层清液的pH接近7。
《改性纤维素纳米晶复合水性聚氨酯防腐涂层的制备及性能研究》范文
《改性纤维素纳米晶复合水性聚氨酯防腐涂层的制备及性能研究》篇一一、引言随着科技的进步和环保意识的提高，新型的防腐涂层材料逐渐成为研究的热点。
改性纤维素纳米晶复合水性聚氨酯防腐涂层，因其具有良好的物理性能、优异的耐腐蚀性及环境友好性，逐渐被广泛关注并应用。
本文将对这种新型防腐涂层的制备工艺及其性能进行深入研究。
二、制备方法改性纤维素纳米晶复合水性聚氨酯防腐涂层的制备主要包含以下步骤：1. 纤维素的提取与纳米化处理：通过适当的酸解、碱处理或机械处理等手段，将天然纤维素转化为纳米晶纤维素。
2. 聚氨酯的合成与改性：以多元醇、多异氰酸酯等为主要原料，通过聚合反应合成聚氨酯，并对其进行改性处理，以提高其性能。
3. 复合材料的制备：将纳米晶纤维素与改性后的聚氨酯进行复合，形成纳米晶纤维素复合水性聚氨酯。
4. 防腐涂层的制备：将复合材料进行适当的加工处理，如分散、乳化、去泡等，以形成均匀、稳定的防腐涂层。
三、性能研究改性纤维素纳米晶复合水性聚氨酯防腐涂层的性能主要包括以下几个方面：1. 物理性能：通过测量涂层的硬度、附着力、柔韧性等指标，评估其物理性能。
实验结果表明，该涂层具有优异的硬度、良好的附着力及较高的柔韧性。
2. 耐腐蚀性能：通过在腐蚀环境下进行长时间的暴露试验，观察涂层的腐蚀情况。
结果表明，该涂层具有优异的耐腐蚀性能，可有效抵抗各种化学物质的侵蚀。
3. 环境友好性：该涂层以环保的原材料制备而成，且在生产和使用过程中对环境无害。
此外，该涂层在废弃后易于降解，符合环保要求。
4. 耐候性能：通过模拟不同气候条件下的老化试验，评估涂层的耐候性能。
实验结果表明，该涂层具有良好的耐候性能，可在各种气候条件下保持其性能的稳定。
四、结论通过对改性纤维素纳米晶复合水性聚氨酯防腐涂层的制备及性能研究，我们发现该涂层具有优异的物理性能、耐腐蚀性能及环境友好性。
其优异的性能使其在桥梁、船舶、石油化工设备等领域的防腐保护中具有广阔的应用前景。
《水性聚氨酯-石墨烯-碳纳米管复合材料的制备及性能研究》
《水性聚氨酯-石墨烯-碳纳米管复合材料的制备及性能研究》篇一水性聚氨酯-石墨烯-碳纳米管复合材料的制备及性能研究一、引言随着新材料科技的发展，复合材料因其独特的物理和化学性质，在众多领域中得到了广泛的应用。
其中，水性聚氨酯/石墨烯/碳纳米管复合材料因其优异的机械性能、电性能以及良好的加工性能，备受关注。
本文将重点研究该复合材料的制备方法及性能特点。
二、水性聚氨酯/石墨烯/碳纳米管复合材料的制备1. 材料选择与准备首先，我们需要选择合适的水性聚氨酯、石墨烯和碳纳米管。
其中，水性聚氨酯具有优良的粘附性和机械性能；石墨烯具有优异的导电性和力学性能；碳纳米管则具有优异的导电性、热稳定性和机械强度。
2. 制备过程（1）将石墨烯和碳纳米管进行预处理，以提高其在水性聚氨酯中的分散性和相容性。
（2）将预处理后的石墨烯和碳纳米管按照一定比例加入到水性聚氨酯中，进行机械搅拌。
（3）搅拌过程中，控制温度和搅拌速度，使水性聚氨酯、石墨烯和碳纳米管充分混合，形成均匀的复合材料。
（4）将制备好的复合材料进行干燥、固化等后处理，以提高其性能稳定性。
三、性能研究1. 机械性能通过拉伸试验，我们发现水性聚氨酯/石墨烯/碳纳米管复合材料具有优异的机械性能。
其中，石墨烯和碳纳米管的加入显著提高了复合材料的拉伸强度和韧性。
随着石墨烯和碳纳米管比例的增加，复合材料的机械性能呈现先增后减的趋势。
2. 电性能由于石墨烯和碳纳米管具有优异的导电性能，水性聚氨酯/石墨烯/碳纳米管复合材料也表现出良好的导电性能。
在特定比例下，该复合材料具有较低的电阻率，且其电导率随温度变化较小，显示出良好的温度稳定性。
3. 热稳定性通过热重分析（TGA）实验，我们发现该复合材料具有较高的热稳定性。
石墨烯和碳纳米管的加入有效提高了复合材料的热分解温度，使该材料在高温环境下仍能保持良好的性能。
四、结论本文成功制备了水性聚氨酯/石墨烯/碳纳米管复合材料，并对其性能进行了深入研究。
纳米材料改性水性聚氨酯的研究进展
纳米材料改性水性聚氨酯的研究进展综述了纳米材料改性水性聚氨酯几种常用方法的特点和研究进展，指出了纳米材料改性水性聚氨酯存在的问题。
标签：水性聚氨酯（WPU）；纳米材料；方法；改性1 前言近年来，随着人们环保意识的增强，水性聚氨酯（WPU）受到越来越多学者的关注。
WPU是以水为分散介质的二元胶态体系，具有不污染环境、VOC（有机挥发物）排放量低、机械性能优良和易改性等优点，使其在胶粘剂、涂料、皮革涂饰、造纸和油墨等行业中得到广泛应用[1～4]。
但在制备WPU过程中由于引入亲水基团（如-OH、-COOH等），因此存在固含量低，耐水性、耐热性和耐老化性差等缺陷，从而限制了其应用范围。
纳米材料具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应等特殊性质，为各种材料的改性开辟了崭新的途径。
通过纳米材料改性的WPU，其成膜性、耐水性和耐磨性等性能均得到显著提高[5]。
2 纳米材料改性WPU的方法2.1 共混法共混法即纳米粒子在WPU中直接分散。
首先是合成各种形态的纳米粒子，再通过机械混合的方法将纳米粒子加入到WPU中。
但在该方法中，由于纳米粒子颗粒比表面积大，极易团聚。
为防止纳米粒子团聚，科研工作者对纳米材料进行表面改性来提高其分散性，改善聚合物表面结构以提高其相容性。
李莉[6]等利用接枝改性后的纳米SiO2和TiO2与WPU共混，制备了纳米材料改性水性WPU乳液。
研究发现，纳米粒子在乳液中分散均匀，无团聚现象；改性后的WPU乳液力学性能比未改性前得到改善和提高；当纳米粒子添加量为0.5%时，WPU乳液的力学性能最佳，吸水性降低了70%，添加的纳米粒子对波长290～400 nm的紫外光有吸收。
李文倩[7]等采用硅烷偶联剂（KH560）对纳米SiO2溶胶进行表面改性，然后将其与WPU共混制备出了WPU/SiO2复合乳液，考查了改性纳米溶胶含量对复合乳液及其涂膜性能的影响。
结果表明，当纳米SiO2/KH560物质的量比为6：1时，改性后的纳米SiO2溶胶的粒径最小且分布较均一。
《2024年水性聚氨酯-石墨烯-碳纳米管复合材料的制备及性能研究》范文
《水性聚氨酯-石墨烯-碳纳米管复合材料的制备及性能研究》篇一水性聚氨酯-石墨烯-碳纳米管复合材料的制备及性能研究一、引言随着科技的进步和工业的快速发展，新型复合材料因其优异的性能和广泛的应用领域，受到了越来越多的关注。
其中，水性聚氨酯（WPU）因其出色的机械性能、粘合性和环境友好性被广泛使用。
然而，单纯的WPU仍有一定的局限性，为了提高其性能，引入新的纳米材料成为了研究的热点。
本文将探讨水性聚氨酯/石墨烯/碳纳米管（WPU/Graphene/CNTs）复合材料的制备方法及其性能研究。
二、制备方法1. 材料选择本实验选用水性聚氨酯、石墨烯纳米片和碳纳米管作为主要原料。
其中，石墨烯具有优异的导电性、热稳定性和机械强度；碳纳米管则具有较高的电导率和热导率。
这些特性使得石墨烯和碳纳米管成为提高WPU性能的理想选择。
2. 制备步骤（1）首先，将石墨烯纳米片和碳纳米管进行表面处理，以提高其在水性聚氨酯中的分散性和相容性。
（2）然后，将处理后的石墨烯纳米片和碳纳米管按照一定比例加入到水性聚氨酯中，通过机械搅拌和超声分散，使纳米材料在WPU中均匀分布。
（3）最后，将混合物进行固化处理，得到WPU/Graphene/CNTs复合材料。
三、性能研究1. 机械性能通过拉伸试验，我们发现WPU/Graphene/CNTs复合材料具有优异的机械性能。
石墨烯和碳纳米管的加入显著提高了复合材料的拉伸强度和断裂伸长率。
此外，复合材料还表现出良好的韧性，能够承受较大的外力而不发生断裂。
2. 热稳定性通过热重分析（TGA）实验，我们发现WPU/Graphene/CNTs 复合材料具有较高的热稳定性。
石墨烯和碳纳米管的加入提高了复合材料的热分解温度，使得材料在高温环境下仍能保持良好的性能。
3. 电导性由于碳纳米管具有较高的电导率，WPU/Graphene/CNTs复合材料表现出良好的电导性。
这使得复合材料在电磁屏蔽、传感器和导电涂料等领域具有广泛的应用前景。
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羧基化碳纳米管改性水性聚氨酯的制备与性能研究
羧基化碳纳米管改性水性聚氨酯的制备与性能研究
摘要：本研究通过羧基化处理碳纳米管（CNTs-COOH）来
改性水性聚氨酯（PU），研究了CNTs-COOH在PU中的分散性、热稳定性以及对PU性能的影响。
结果表明，CNTs-COOH的加
入能够有效提高PU的热稳定性和力学性能，同时保持了PU的水溶性，为制备高性能的水性聚氨酯提供了一种新途径。
1.引言
近年来，水性聚氨酯由于其环保、低污染、易加工和应用广泛等优势，逐渐替代了传统的溶剂型聚氨酯。
然而，水性聚氨酯的性能仍然有待提高。
碳纳米管作为一种优秀的纳米填料，其加入可以显著改善聚合物的性能。
因此，将碳纳米管引入水性聚氨酯中进行改性具有重要意义。
2.实验方法
2.1 碳纳米管的羧基化处理
首先，取适量碳纳米管加入稀盐酸溶液中，并进行超声处理，使其充分分散。
然后，将清洗后的碳纳米管与浓硝酸混合并搅拌，再加入浓硫酸，并进行热处理。
最后，用稀盐酸洗涤，将羧基化碳纳米管(CNTs-COOH)得到。
2.2 羧基化碳纳米管改性水性聚氨酯的制备
将CNTs-COOH以一定比例加入水性聚氨酯溶液中，并进行超声处理，使其均匀分散。
随后，加入适量的助剂，并进行机械搅拌，最终得到羧基化碳纳米管改性水性聚氨酯。
2.3 性能测试方法
采用透射电镜（TEM）、红外光谱（FTIR）对CNTs-COOH和改
性水性聚氨酯进行表征。
热稳定性测试使用热重分析仪（TGA）
进行，并分析热失重曲线。
力学性能测试使用万能材料试验机测定改性水性聚氨酯的抗拉强度、断裂伸长率以及硬度。
3.结果与讨论
TEM结果显示，CNTs-COOH得到了良好的分散，且与水性聚氨酯互相作用形成了独特的结构。
FTIR结果表明，CNTs-COOH的引入并未改变水性聚氨酯的化学结构。
TGA结果显示，经过羧基化改性的水性聚氨酯在高温下具有更好的热稳定性，热分解温度提高了约50℃。
力学性能测试结果表明，CNTs-COOH的加入明显提高了PU的抗拉强度和断裂伸长率，同时硬度有所增加。
4.结论
通过羧基化处理碳纳米管改性水性聚氨酯，制备了一种新型的纳米复合材料。
结果表明，CNTs-COOH的引入显著改善了PU 的热稳定性和力学性能，同时并未破坏PU的水溶性，为制备高性能的水性聚氨酯提供了新的途径。
此研究为进一步研究纳米填料改性聚合物提供了理论和实验基础。
5.
本研究通过羧基化处理碳纳米管改性水性聚氨酯，成功制备了一种新型的纳米复合材料。
通过透射电镜和红外光谱的表征结果，确认CNTs-COOH在水性聚氨酯中得到了良好的分散，并形成了独特的结构。
热重分析结果显示，经过羧基化改性的水性聚氨酯在高温下具有更好的热稳定性，热分解温度提高了约50℃。
力学性能测试结果表明，CNTs-COOH的加入明显提高了PU的抗拉强度和断裂伸长率，同时硬度有所增加。
这些结果表明，CNTs-COOH的引入在不破坏PU的水溶性的情况下，
显著改善了PU的热稳定性和力学性能。
该研究为进一步研究纳米填料改性聚合物提供了重要的理论和实验基础。