高韧性、耐损伤多重响应修复纳米复合聚氨酯弹性体的制备

为了解决聚氨酯弹性体高机械强度和自修复能力之间的矛盾,文章通过设计银纳米线@4,4′-二羟基二苯二硫醚(AgNWs@HPDS)纳米复合物作为多功能扩链剂和交联剂,制备一种新型纳米复合聚氨酯弹性体,并通过不同表征手段对材料进行了结构和性能测试。结果表明,基于可逆Ag-S配位键和氢键构筑的双重动态网络可提高材料的机械性能和修复性能,其韧性和抗撕裂能力分别是传统线性聚氨酯弹性体的5.64、14.5倍,受损样品在近红外光(near infrared,NIR)、加热和切口涂抹溶剂3种条件下均能实现自修复,在近红外光下照射4 min,其修复效率高达93.7%。银纳米线的加入显著提高了材料的介电性能,以该弹性体作为电介质层的可拉伸电容应变传感器表现出良好的自愈性、抗疲劳性和较高的传感灵敏度。

用超临界氮气发泡技术制备复合纳米粒子填充聚氨酯弹性体发泡材料及其性能

在热塑性聚氨酯(TPU)基体中添加了由石墨烯、碳纳米纤维和碳纳米管复配而成的三元复合纳米填料(GFT),并采用超临界氮气发泡技术制备了TPU/纳米填料复合泡沫材料,研究了GFT含量对复合泡沫的泡孔密度、流变行为、热性能、微观形貌及导电性能的影响。结果表明,随着GFT含量的增加,TPU复合泡沫材料的储能模量和复数黏度有所增大、热稳定性有所提高。少量的GFT可以作为异相成核剂助力发泡,但其含量过多阻碍泡孔的增长,降低了发泡性能。GFT质量分数增加到2%以上时形成了填料网络,降低了TPU复合泡沫材料的结晶度,改善了其热稳定性和导热、导电性能。

用于铁塔地脚防护的聚氨酯弹性体复合材料研究

随着现代通信技术的飞速发展,铁塔作为通信基础设施的重要组成部分,其地脚面临着来自自然环境和人为损伤的多重威胁。针对铁塔地脚的保护需求,本文提出了一种基于聚氨酯弹性体复合材料的防护方案,并对其制备工艺、性能测试及应用进行了系统研究。通过对材料性能的分析和实验验证,本文的研究成果为铁塔地脚防护提供了新的解决方案,具有重要的工程应用价值。

聚氨酯/纳米ZnO复合改性沥青及其混合料性能研究

为提升沥青路面的路用性能,选用聚氨酯、纳米ZnO和基质沥青制备聚氨酯/纳米ZnO复合改性沥青。以针入度、软化点、延度和135℃运动黏度为评价指标,研究改性剂对沥青性能的影响,采用软化点差值评价储存稳定性,并制备3种复合改性沥青AC-13C混合料进行车辙试验、小梁弯曲试验和浸水马歇尔试验,研究改性沥青混合料的性能。结果表明,聚氨酯和纳米ZnO的掺入能显著改善基质沥青的高低温性能,且储存稳定性符合规范要求。复合改性沥青混合料能够满足沥青路面的路用性能,5%聚氨酯复配3%纳米ZnO掺量的改性沥青混合料改善高温性能和水稳性能效果最好,与基质沥青混合料相比其动稳定度提高了2.32倍,残留稳定度上升了9.0%,最大弯拉应变(-10℃)提升了8.3%。综合考虑路用性能改善效果,推荐选用5%聚氨酯复配3%纳米ZnO为复合改性沥青及其混合料的最佳掺量。

阻燃聚氨酯纳米复合材料的研究进展

聚氨酯(PU)具有优异的力学性能,在皮革、功能材料和医疗等领域被广泛应用。但PU易燃烧,因此在PU中引入具有阻燃功能的纳米材料,对提高PU材料防火安全性具有重要意义。文章首先概括性地总结了纳米材料相比传统阻燃剂的优势,再根据引入纳米材料的类型(如碳纳米管、金属有机框架、MXene等),综述了阻燃PU纳米复合材料的制备及阻燃机理的研究进展,概述了阻燃PU纳米复合材料在皮革和功能材料方面的应用,并对其未来发展方向做出展望。

透明纤维素纳米丝/水性聚氨酯抗菌复合膜的制备及其性能研究

采用乙醇作为溶剂,将高效抗菌组分N-卤胺抗菌剂1-氯-2,2,5,5-四甲基-咪唑啉哃(MC)引入纤维素纳米丝/水性聚氨酯(CNF/WPU)复合膜体系,通过溶液浇筑法制备了透明CNF/WPU-MC抗菌复合膜,探讨了工艺条件对复合膜机械性能、外观形貌、氯含量、溶胀性、质量损失率的影响,并得出最佳工艺参数。在此基础上,研究了抗菌复合膜的结构、抗菌性能、存储稳定性等。结果表明,CNF/WPU-MC抗菌复合膜具有优异的吸湿性和机械性能,且能够在5min接触时间内使接种的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌菌株失活,具有快速杀菌特性,可为包装用抗菌薄膜材料的研发及应用提供理论基础和科学依据。

纳米钛酸钡对CN9021NS介电弹性体致动器介电性能的优化

将高介电材料钛酸钡颗粒(BaTiO_(3))掺入到聚氨酯-丙烯酸酯(CN9021NS)中以提高复合材料介电性能;研究了BaTiO_(3)用量对聚氨酯-丙烯酸酯介电性能的影响。结果表明,掺入BaTiO_(3)可有效提高复合材料介电常数,还可有效减小致动器能量损耗;这一成果可有效提高各类软体机器人的机电性能。

累托石粘土/热塑性聚氨酯弹性体纳米复合材料的研究

采用十二烷基季铵盐合成了一种有机累托石 (ORECA) ,并分别采用不同填充量 2 ,5 ,8份的累托石(REC)及ORECA 与热塑性聚氨酯弹性体 (TPUR)通过熔融共混制备出了粘土 /热塑性聚氨酯弹性体纳米复合材料 ;以红外光谱 (FTIR)、广角X 射线衍射分析 (XRD)、扫描电镜 (SEM)及Molau实验方法研究了REC及ORECA 在TPUR中的分散性 ,研究了复合材料的力学性能 .结果表明 ,ORECA 在质量分数小于 5份时可以和聚氨酯弹性体达到纳米复合 ,复合材料的拉伸强度提高 4 2 % ;撕裂强度在所加份数范围内呈现递增趋势 ,8份时撕裂强度提高 4 9% .

聚氨酯弹性体/蒙脱土纳米复合材料的合成与性能

采用聚氨酯本体预聚法 ,利用原位插层聚合合成了聚氨酯 蒙脱土纳米复合材料 .通过X 射线衍射(XRD)和Molau实验研究了蒙脱土在复合材料中的分散情况 .红外分析 (IR)表明随着蒙脱土含量的增加 ,复合材料羰基氢键减少 .动态力学分析 (DMA)以及差热分析 (DSC)结果说明随着蒙脱土含量的增加 ,材料的玻璃化温度降低 .聚氨酯纳米复合材料的拉伸强度和断裂伸长率同时提高 ,表现出较好的力学性能 .

累托石粘土/热塑性聚氨酯弹性体纳米复合材料的热性能研究

以十二烷基季铵盐与累托石 (REC)进行阳离子交换得到有机粘土 (OREC) ,以OREC与热塑性聚氨酯弹性体 (TPUR)采用熔融挤出共混法制备了OREC TPUR纳米复合材料 .用透射电子显微镜 (TEM)表征了复合材料的微相结构 ,测试了复合材料动态热机械性能 (DMA)及热失重 (TG) ,讨论了复合材料的耐热空气老化性能及耐油介质性能等 .结果表明 ,累托石粘土在聚氨酯热塑性弹性体中以纳米尺寸分散 ,纳米复合材料具有较高的动态热机械性能 ,其储能模量最大可提高 7倍多 ,损耗模量最大可提高 4倍多 .复合材料的其他性能均有不同程度的提高 ,特别是OREC添加量为 2 %时 ,复合材料TG、耐油性及耐空气老化性能最高 .其初始分解温度提高 1 5℃ ,在 40 #机油中浸泡 1 68h后拉伸强度保持率达到 86 4% ,1 2 0℃热空气老化箱中老化 72h后拉伸强度保持率达到 87 0 % .

聚氨酯弹性体/蒙脱土纳米复合材料的合成、结构与性能

采用插层聚合法合成了综合力学性能优异的聚氨酯 蒙脱土纳米复合材料 .X 射线衍射结果表明 ,蒙脱土以平均层间距不小于 4 5nm的宽分布分散在聚氨酯基体中 .加入 7 5wt%左右的蒙脱土 ,复合材料的拉伸强度高于纯PU基体的 2倍 ,断裂伸长率则高于纯PU基体的 4倍以上 .TGA分析表明 ,聚氨酯

累托石/热塑性聚氨酯弹性体纳米复合材料的制备与性能

将累托石(REC)有机化处理后通过熔融插层复合法制备了REC/热塑性聚氨酯弹性体(TPUR)纳米复合材料,并用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR),X-射线和扫描电镜(SEM)等进行了表征。研究结果表明:十二烷基芳基季铵盐(C12)对REC的处理效果及在TPUR中的分散性优于十六烷基季铵盐(C16)和联苯胺(BZD);少量有机化处理REC(分别记作C12-REC,C16-REC和BZD-REC)加入TPUR就可使复合材料的力学性能大幅度提高,其中C12-REC/TPUR的拉伸和撕裂强度在2wt%C12-REC含量时分别由38.87MPa和92.8kN/m提高到57.93MPa和123.37kN/m,增幅分别达49%和33%;初步考察了有机化处理条件对力学性能的影响,结果发现:用处理2h的REC制备的纳米复合材料性能最佳。

聚氨酯弹性体／纳米SiO2复合材料的力学性能研究

采用预聚体的方法制备了聚氨酯弹性体(PUE)/纳米SiO_2复合材料,通过Al(OH)_3对纳米SiO_2表面改性以及超声波分散的方法来提高纳米SiO_2在PUE基体中的分散性,并考查了表面处理前后的纳米SiO_2对PUE/纳米SiO_2复合材料力学性能的影响。结果表明:改性后的纳米SiO_2能均匀分散于PUE基体中,复合材料的力学性能明显提高;纳米SiO_2的用量对PUE/纳米SiO_2复合材料的力学性能影响较大,并且当纳米SiO_2的质量分数为2%和3%时,复合材料的拉伸强度和撕裂强度分别达到最大。

熔融共混法制备粘土/聚氨酯弹性体纳米复合材料的研究

利用十六烷基季铵盐对累托石 (REC)进行了有机化处理 ,采用不同填充量 (2、5、8份 )的REC及有机累托石 (ORECB)与热塑性聚氨酯弹性体 (TPUR)进行熔融共混 ,制备了粘土 /热塑性聚氨酯弹性体纳米复合材料 ;采用红外光谱 (FTIR)、X-射线衍射分析 (XRD)、扫描电镜 (SEM)及Molau实验方法研究了 REC及 ORECB在 TPUR中的分散性 ,研究了复合材料的力学性能。结果表明 :ORECB在质量分数为 2份时复合材料的拉伸强度提高了 40 % ;撕裂强度在所加份数范围内呈现递增趋势 ,8份时提高了 40 %。

聚氨酯弹性体／碳纳米管复合材料的制备与性能

通过三种方法制备了碳纳米管(CNTs)改性的热塑性聚氨酯弹性体(TPU),研究了碳纳米管对热塑性聚氨酯弹性体的增强、增韧效果。考察了TPU/CNTs复合材料的力学性能、热性能及流变性能。结果表明,碳纳米管能有效地实现对TPU的增强和增韧,在CNT含量为1%时,拉伸强度从54.6 MPa提高到66.0 MPa,断裂伸长率从684%提高到801%。SEM表明CNT在TPU中分散性良好。通过XRD、DSC和TGA表征了复合材料的微观结构和热性能。

端羟基聚丁二烯聚氨酯弹性体/蒙脱土纳米复合材料的制备与力学性能研究

以端羟基聚丁二烯(HTPB)、甲苯二异氰酸酯(TDI)和有机蒙脱土为原料,在简单而温和的条件下制备出具有超拉伸性能的聚氨酯/蒙脱土纳米复合材料。利用XRD、TEM等表征手段研究端羟基聚丁二烯聚氨酯弹性体/蒙脱土纳米复合材料的微观结构,并通过万能拉伸机对此材料的力学性能进行测试。实验结果表明,含质量分数为2%的有机蒙脱土在聚氨酯体系中完全剥离,所得聚氨酯/蒙脱土纳米复合材料的断裂伸长率达到1159.4%(是纯聚氨酯的3.47倍),而且此材料的断裂强度也是纯聚氨酯的2.21倍。用质量分数为2%的有机蒙脱土就能使聚氨酯材料的断裂伸长率得到成倍增加是很少见的,而且有机蒙脱土的加入能同时达到增强增韧的效果。

有机改性凹凸棒土/聚氨酯弹性体纳米复合材料的制备与性能

采用插层复合法制备有机改性凹凸棒土/聚氨酯弹性体纳米复合材料。用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)测试技术对凹凸棒土的有机改性进行表征。研究了纳米复合材料的力学性能、耐热性能及纳米填料在复合材料中的分散形态。结果表明,当改性凹凸棒土质量分数达到2%时,复合材料的拉伸强度为55.91MPa,扯断伸长率为559.45%,300%定伸应力为31.69 MPa,硬度几乎保持不变,综合力学性能达到最佳,同时其热稳定性也有所提高;改性凹凸棒土的加入量低于2%时,在聚氨酯基体中分散较为均匀,随着含量的增加出现团聚现象。

聚氨酯/蒙脱土纳米复合弹性体材料——(Ⅰ)聚醚多元醇插层蒙脱土影响因素的研究

研究了研磨剪切作用对聚醚多元醇插层的蒙脱土片层结构的影响。研究发现,随着研磨时剪切应力强度和研磨次数的增加,有机蒙脱土的层间距从2.8nm逐渐扩大到5.6nm左右,直至(001)面衍射峰消失。聚醚种类对蒙脱土的片层结构也有一定影响。由此制备的聚醚多元醇/蒙脱土纳米复合物可用于本体法合成聚氨酯/蒙脱土纳米复合弹性体。

聚氨酯/蒙脱土纳米复合弹性体材料——(Ⅱ)结构及性能的表征

借助锥体磨的研磨剪切外力,将聚醚多元醇插层进入蒙脱土片层中,使其片层间距扩大并发生部分剥离,从而利用本体插层聚合法制备了综合性能优异的聚氨酯/蒙脱土纳米复合弹性体材料。当有机蒙脱土添加量仅为1%时,其拉伸强度比纯聚氨酯弹性体高30%,达到30.2MPa,断裂伸长率也略有增加。TGA及吸水实验分析表明聚氨酯/蒙脱土纳米复合材料有更高的热失重温度和更低的吸水率。研究了蒙脱土含量对聚氨酯/蒙脱土纳米复合材料各项性能的影响。

聚氨酯弹性体/Mg(OH)_2纳米复合材料的制备与表征

将预分散的纳米氢氧化镁[Mg(OH)2]加入聚氨酯弹性体(PUE)反应体系进行原位聚合。由于预聚物粘度的影响,纳米粒子的最大添加量为5%(质量分数)。力学测试表明,所得Mg(OH)2/聚氨酯弹性体纳米复合材料的力学性能较纯PU有较大提高。复合材料置于60℃的水中3周后,拉伸强度保留93%。XRD测试显示复合材料中无明显结晶。氧指数(IO)测定显示,纳米Mg(OH)2的加入,可明显提高复合材料的难燃性能、当其质量分数为5%时,氧指数可达31。