常見的聚氨酯改性方法有丙烯酸改性、環(huán)氧樹脂改性、有機硅改性、氟改性等,然而現代固體物理的研究表明[1],納米粒子具有與宏觀顆粒所不同的特殊的體積效應(小尺寸效應)、表面界面效應和宏觀量子隧道效應等,因而表現出獨特的光、電、磁和化學特性,這為制備高性能、多功能復合材料開辟了一個全新的途徑。因此將聚氨酯良好的物理機械性能和可加工性能,結合納米材料具有的特殊性質,賦予材料紫外屏蔽、吸波、導電、隔熱、耐磨等功能,制備優(yōu)良的涂料,既有很好的理論價值,也有很好的應用價值。在水性聚氨酯的納米增強改性中,其處理方法主要以原位生成法、插層法、直接混合法和溶膠-凝膠法的研究和應用比較多[2]。
1試驗部分

1.1原料

聚醚210、IPDI、DMPA、DEG、環(huán)氧樹脂E51、丙酮,為工業(yè)級,安大華泰新材料有限公司；三乙胺,分析純；納米材料水溶液,武漢滬正納米有限公司,固含量50%；AMP-95；氨水,分析純。

1.2主要儀器與設備

電動攪拌器、250mL三口瓶、紅外燈、溫度計、回流冷凝管、乳化設備。I25高剪切乳化機,上海依肯機械設備有限公司；激光粒度分析儀MalvernZetaSizerNano-ZS90；透射電鏡JEM-100SX,日本JEOL公司；掃描電鏡JEOLJSM-6390LV；熱重分析儀Pyris1TGA,PE公司。

1.3試驗步驟

1.3.1水性聚氨酯乳液制備

按一定的n(-NCO)/n(-OH)比值,在裝有回流冷凝管、溫度計、攪拌槳的250mL三口瓶中加入IPDI、210,按預聚體質量5％的比例加入E51,在90℃下反應2h。加入一定量的DMPA、DEG,在60℃下反應5h,降溫至40℃以下,加入TEA中和加水乳化,得到聚氨酯乳液,該乳液成膜后硬度能達到H級以上。脫除反應過程中所加入的丙酮,備用。

1.3.2納米改性水性聚氨酯材料的制備

使用pH緩沖劑AMP-95、氨水將納米ATO水溶液進行預處理,并以質量分數為1％的比例加入到上面合成的聚氨酯乳液復配,分別經高速乳化機、超聲波粒度分散儀分散約30min,得到納米ATO改性水性聚氨酯乳液。利用激光粒度分析儀測試乳液的粒徑,分析納米材料的分散情況。將上述的納米改性聚氨酯乳液制成膠膜,進行TEM、TGA等的測試。

2.粒徑分析

3結語

經過多次試驗,通過機械分散(高速乳化機)利用納米ATO水溶液制備納米改性水性聚氨酯這條路徑是可行的。由于本實驗采用I25實驗室乳化機進行實驗，該設備線速度僅為27m/s，同時定轉子間距過大，剪切分散力較弱，如有ER2000/4PP高剪切分散乳化機進行實驗，得到的效果會更好。如需了解兩者之間更多參數差異，請聯系我公司。
18221416708  殷經理

I25實驗室高剪切乳化機參數：
型號----I25
功率----500W/320W
電源----220V/50/60HZ
轉速范圍----10000-28000rpm
轉速顯示方式----刻度顯示
調速方式----無級調速
處理量----0.2ml-5000ml(H^₂O)
標準工作頭----25F
接觸物料材質----SUS304/SUS316L
浸入物料軸套材質----PTFE
可選附件----容器固定夾