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Laponite_聚氨酯纳米复合材料制备与性能研究_张安苏

第7期

2013年7月

高分子学报

ACTAPOLYMERICASINICA

No.7Jul.,2013

·研究简报·

Laponite/聚氨酯纳米复合材料制备与性能研究*

张安苏

1,2

汪东杨晓丽吴俊杰朱才镇

1*1,2*

马敬红*徐坚*

2222

杨曙光

1

(1东华大学纤维材料改性国家重点实验室材料科学与工程学院

(2北京分子科学国家实验室中国科学院化学研究所

上海201620)

北京100190)

摘要N-通过溶剂交换法将无机Laponite从水相转移到N,二甲基乙酰胺(DMAC)中,在超声波作用下,

Laponite与热塑性聚氨酯(TPU)溶液进行共混复合,Laponite插层到PU分子链间而制备Laponite/聚氨酯纳米AFM,TGA,DSC,DMA和静态拉伸对其结构、复合材料.利用TEM,组成、形貌和性能进行表征,研究结果表明,Laponite优先插层到聚氨酯的硬段中,片层和硬段通过氢键相互作用和尺寸匹配性,进而形成一种插层网络结构.由于这种网络结构的存在,使Laponite/聚氨酯复合材料的强度、硬度及韧性得到同步提高.关键词

聚氨酯,Laponite,纳米复合材料,溶剂交换,超声

生物材料,如贝壳等,由于其特有有机无机杂

能同时表现出优异的化组成和精密的多级结构,

强度、硬度、延展性及韧性等综合性能

[1,2]

本文通过溶剂交换制备将Laponite从水相有

应用溶液共混方法制备效转移到有机相体系中,

了热塑性聚氨酯(TPU)/Laponite纳米复合材料,发展了一种同时提高热塑聚氨酯材料的韧性和强

度的新方法.1

主要原料N,N-AR级,二甲基乙酰胺(DMAC,上海试

.聚氨

酯(PU)是一类用途广泛的弹性嵌段共聚物,由软

段和硬段组成,具有较高的延展性和易加工性

[3]

,但是其耐热性较差,且模量不高,实际应用

受到一定程度的限制.为了进一步提高其力学性能,近年来,以PU为基体材料,与具有刚性及各向异性的无机纳米颗粒复合来提高材料性能的研究已成为热点裂伸长率下降

[4,5]

XLG型:[Mg5.34Li0.66-剂厂);锂藻土(Laponite,

Na0.66,Si8O20(OH)4]阳离子交换容量100mmol/100g);聚氨酯(PU,Mn=8×104~1×105,软段为4,4-二苯基亚甲基二异氰酸酯(MDI),硬段为聚

四氢呋喃醚二醇(PTMG),扩链剂为丙二胺,软硬段比为1.68,由浙江华峰氨纶有限公司提供);蒸馏水.2

复合材料的制备

2.1Laponite在有机溶剂中的分散

常温搅拌10取一定量的Laponite和蒸馏水,

min,配得2wt%的透明分散液,待用.以w(Laponite)/w(DMAC)=0.009的比例取一定量倒入上述透明分散液中,得到透明均匀的DMAC,

的混合液.将上述混合液转移至梨形瓶中,在55℃水浴中旋蒸40min除去水份,得到透明的

.但是得到的聚氨酯复合材料.

较难同时增强和增韧,通常伴随着强度的提高,断

[6~9]

无机黏土在聚合物中的分散是制备高分子/

无机纳米颗粒复合材料的关键问题.然而传统的复合方法包括黏土熔融插层通过溶剂交换

[13]

[10]

及原位聚合

[12]

[11]

无法有效解决黏土完全剥离的问题.本文采用

及溶液混合的方法,先将

Laponite在水中均匀分散,再通过溶剂交换法分N-二甲基乙酰胺(DMAC)中,在散在有机溶剂N,

超声波作用下与热塑性聚氨酯(TPU)溶液进行共混复合,成膜,得到Laponite均匀分散的Laponite/聚氨酯纳米复合材料.

*2013-01-09收稿,2013-04-01修稿.

mail:mjh68@dhu.edu.cn;jxu@iccas.ac.cn**通讯联系人,E-doi:10.3724/SP.J.1105.2013.13004

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