原位聚合法制备聚氨酯蒙脱土复合材料研究.pdf

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1、12工程塑料应用2011年，第39卷，第1l期原位聚合法制备聚氨酯／蒙脱土复合材料研究盛德鲲谈娟娟刘向东王丕新杨字明(1．中科院长春应用化学研究所生态环境高分子材料中科院重点实验室，长春130022；2．中国科学院研究生院，北京100049)摘要采用原位聚合方法制备了蒙脱土(MMT)在聚氨酯(PUR)基体内呈不同分散状态的PUR／MMT复合材料。PUR预聚反应结束后加入MMT制备的PUR／MMT，MMT片层间距增大，基本以插层状态存在；利用异氰酸酯与MMT上的羟基官能团反应，使部分PUR分子链的硬段部分连接在MMT片层之上，可以使MMT片层

2、在PUR基体内几乎完全剥离、更加均匀地分散。MMT连接在PUR分子链的硬段上，使MMT片层与PUR硬段相区之间的相互作用更强、对PUR软段相区的影响减弱，促使PUR软硬段两相之间出现更大程度的微相分离，导致了材料软段结晶温度的降低和力学性能的提高。关键词聚氨酯蒙脱土纳米复合材料原位聚合热塑型聚氨酯(PUR)弹性体又称PUR橡胶，然是一个科学难题_8]，这就影响了材料性能，限制属于一类在分子链中含有较多氨基甲酸酯基团的弹了聚合物／MMT复合材料的应用。性聚合物材料。PUR大分子主链是由玻璃化温度笔者采用原位聚合方法制备PUR／MMT纳米低于室

3、温的柔性链段(软段)和玻璃化温度高于室复合材料，并且对MMT改性，使MMT片层能够参温的刚性链段(硬段)嵌段而成，是典型的多嵌段共与PUR的聚合反应，连接在PUR的分子链上，另聚物。硬段和软段在热力学上具有自发分离的倾向，外制备了PUR没有连接在MMT片层上的PUR／硬段容易聚集在一起，形成许多微区，分布于软段相MMT复合材料。通过比较两种复合材料中MMT中，硬段彼此之间互相交替，排列有序，赋予弹性体的分散状态、材料的热力学性能，探讨了MMT与以高强度、刚性；软段则无序卷曲排列，赋予弹性体PUR软硬段相区相互作用的差异。以柔性、弹性和耐候性

4、能¨J。但是，PUR的力学强1实验部分度较低，耐高温性能、气体阻隔性能一般，使其在很1．1主要原材料多领域中的应用受到限制。甲苯。2，4．二异氰酸酯(TDI)：上海国药试剂由于纳米尺度分散的蒙脱土(MMT)可以提高公司：材料的耐热性、强度、模量和气体阻隔性能，PUR／聚四氢呋喃二醇(PTMG)：数均分子量2000，MMT复合材料受到了很多研究人员的关注。在加Aldrich试剂公司；入少量MMT的情况下，就可使PUR的诸多性质获有机改性MMT：牌号1．34TCN，美国Nanocore得明显增强J。原位聚合方法是将MMT首先在单公司；体中溶胀，

5、使聚合物单体进入MMT层间再进行聚1，4．丁二醇(BDO)：化学纯，天津市化学试剂合反应，它可以在比较温和的条件下得到聚合物一厂：，／MMT复合材料，实现MMT片层在聚合物基体中二月桂酸二丁基锡(DBTDL)：分析纯，上海国的分散与剥离J。MMT的分散状态直接影响着材药试剂公司；料性能，当MMT片层在聚合物基体中以剥离的单甲苯：分析纯，北京化工厂，4A分子筛干燥一片状态存在时，对材料性能的提高达到最大程度j。周，于加有Na和二苯甲酮的蒸馏瓶中回流变蓝后唐涛等研究表明，当MMT具备聚合活性时，原蒸出备用；位聚合方法不仅能得到分散状态较好的复合

6、材料，二正丁胺：化学纯，北京双环化学试剂厂，经减而且所制得的复合材料界面相互作用也由于共聚合压蒸馏使用；反应得到增强。如今，聚合物／MMT复合材料已经异丙醇、正己烷：分析纯，北京化工厂。在某些领域实现了商业化，得到了广泛的应用。然通讯作者而，由于制备完全剥离的聚合物／MMT复合材料仍收稿日期：2011-08—26盛德鲲，等：原位聚合法制备聚氨酯／蒙脱土复合材料研究131．2仪器、设备SEM观察喷金处理的断面形貌。x射线衍射(XRD)仪：D／max2500VPC型，DMA：双剪切模式，试样为直径10mm、厚度日本Rigaku公司；1mlrl的

7、两片薄膜，实验温度范围为一100～100℃，场发射扫描电子显微镜(SEM)：JAK-840型，升温速率为3℃／min，位移振幅为10um，力振幅日本JE0L公司；为5N，频率为1Hz。动态力学分析(DMA)仪：DMA／SDTA861e拉伸性能按GB／T1040—1992测试，拉伸速率型，瑞士Mettler公司；为50mm／min。电子拉力机：Instron1211型，美国Instron公司。2结果与讨论1．3试样制备2．1MMT的分散性(1)PUR的合成WAXD分析是一种研究MMT在聚合物基体PUR的合成采用两步溶液聚合法。内分散状态的有效

8、手段，通过检测MMT001面特①预聚体的合成征衍射峰位置和形状的变化，可以推断MMT片向装有机械搅拌、球形冷凝管的三口烧瓶中层在聚合物基体内的分布状态。图1是纯PUR、加入准确称