聚酯基聚氨酯/纳米二氧化硅复合材料的表征

        在过去的十年中，材料科学家对有机-无机纳米复合材料表现出极大的兴趣，因为它们的应用可以显着改善材料性能，如耐热性，耐辐射性，机械和电气性能，以及工程塑料，增强橡胶，涂料和粘合剂的其他性能。

        纳米复合材料的性质很大程度上取决于有机基质，纳米粒子以及它们的制备方式。许多研究人员研究了有机/无机纳米复合材料系统，并试图更好地了解它们的机理，以获得对传统有机材料的预期改进。研究了有机基质包括水性聚氨酯，环氧树脂，聚苯乙烯，聚丙烯酸酯，尼龙，而无机相为通常粘土，层状硅酸盐和纳米颗粒如SiO₂，二氧化钛₂，氧化锌，碳酸钙等，其中纳米二氧化硅是第一种纳米粒子。据报道，纳米二氧化硅可以增加涂层的硬度和耐刮擦性，同时保持清洁。纳米的二氧化硅可提高拉伸强度和聚氨酯弹性体的伸长率，虽然模量和硬度分别比相应的微小尺寸填充聚氨酯低。由于表面属性，颗粒尺寸和纳米颗粒的分散性是 如此多样化，并且倾向于在有机基质聚集，因为它们的高表面能的，这是非常难于预测新制备纳米复合材料的性能。

        在先前的研究聚酯类聚氨酯不具有和具有嵌入式通过直接共混制备的纳米二氧化硅粒子，并且通过傅里叶变换红外光谱（FTIR），透射电子显微镜（TEM）中，摆杆硬度测试仪，扫描探针显微镜（SPM），和紫 -可见分光光度法。在该研究中，通过原位聚合将气相二氧化硅（纳米二氧化硅颗粒之一）分散到聚氨酯中。通过FTIR（或FTIR-ATR），TEM，原子力显微镜（AFM），Instron测试，动态力学分析（DMA）和UV-vis分光光度法研究了聚氨酯/纳米二氧化硅复合材料的性能。

1.物理和机械性能

        研究了纳米二氧化硅对聚酯树脂粘度和聚氨酯薄膜力学性能的影响，并列于表2中。随着纳米二氧化硅含量的增加，聚酯树脂的粘度增加。为了研究纳米二氧化硅含量如何影响聚酯树脂的粘度，将相同的聚酯树脂与3wt％的纳米二氧化硅混合并且其粘度为约3100mPa·s，也列于表2中，700mPa·s低于通过原位获得的含有3wt％纳米二氧化硅的聚酯树脂聚合。这表明粘度的增加不仅是由物理相互作用引起的，而且还源于聚酯树脂分子和纳米二氧化硅颗粒之间的化学键合作用。上面提到的FTIR分析也证实了这一点。

        表2中的数据还表明，增加纳米二氧化硅含量可以增加聚氨酯膜的硬度。图6比较了纳米二氧化硅颗粒嵌入聚氨酯膜之前和之后机械损耗角正切tanδ的变化与温度的关系。所述α_一个在10℃和没有25℃的聚氨酯观察-absorption并用3wt％的纳米二氧化硅包埋，分别。所述α吸收率源于与玻璃转变相关联的无定形聚酯分子链的微布朗运动节段。随着越来越多的纳米二氧化硅被使用时，α_一-absorption温度升高，即Ť_克软链段增加，表明纳米二氧化硅颗粒可以有效地起到增强填料的作用，因为与微硅颗粒相比，它们具有更大的表面积和更强的与树脂分子的相互作用。