1、PDF外文：http:/ 阴 工 学 院 毕业设计 (论文 )外文资料翻译 学 院 ： 生命科学与化学 工程学院 专 业： 化学工程与工艺 姓 名： 陈 权 学 号： 1081601102 外文出处： Journal of Applied Polymer Science ( 用外文写 ) 附
2、 件： 1.外文资料翻译译文； 2.外文原文。 指导教师评语： 签名： 年
3、; 月 日 有机改性凹土 /聚氨酯纳米复合材料的合成与表征 Chia-Hao Wang， Maria L. Auad， Norma E. Marcovich， Steven Nutt 摘 要 利用 纳米 凹凸棒石（ ATT） 填充合成 的聚氨酯（ PU）纳米复合材料 采用 热分析，动态力学分析，和力学性能测试 表征。 合成配方原料含有 4,4 二亚甲基四氢呋喃， 1,4-丁二醇 和经 4,4 二亚甲基四氢呋喃预 改性 的 无机凹土。 采 用热重分析（ TGA）和傅里叶变换红外光谱（ FTIR）表征 原始的凹土 和
4、经 4,4 二亚甲基四氢呋喃 预 改性 的 凹 土。 改性结果 分析表明 凹土表面能吸附 转移 17%的4,4 二亚甲基四氢呋喃。采用扫描电子显微镜，差热分析和热重分析表征纯聚氨酯和 经 4,4 二亚甲基四氢呋喃改性 的 凹 土 /聚氨酯 纳米复合材料 。机械测试和动态分析表明：随着 4,4 二亚甲基四氢呋喃改性 凹土 含量增加储能模量和杨氏模量也随之增加。 相比较 于 纯树脂 ，软硬段的结晶度和热稳定性均有所增强。 关键词 粘土 ； 填料 ； 纳米复合材料 ； 聚氨酯 ； 增 强 引言 分段聚氨酯 （ PU） 弹性体是一个具有广泛商业 应 用
5、前景 的 重要 工程塑料。 具有高耐磨性 ，减 震性 ， 高弹性和耐腐蚀性 。 这些属性主要来源 于聚氨酯的特殊 形式的离 散区域 。 聚氨酯链线性结构可以表示成 （ A-B） n 形式 , 分为硬段 和 软 段 两部分 ， 硬段 A 由低分子量 的 二醇或二胺 与二异氰酸酯 组成 ， 软段 B 由 较 高分子量的聚酯或聚醚多元醇 组成 。由于不同的硬段和软段的化学结构，排斥作用和热力学不相容导致 其内部 两相分离 和 硬段、软 段 的形成 。 此外 ， 在聚氨酯 中硬段通过分子间 氢键连接 。 有两种方法可以用来提高聚氨酯 的机械性能和热稳定性 。 第一种 途径 是改变聚氨酯 的
6、分子结构 。 由于聚氨酯 大分子 的性质取决于二异氰酸酯、多元醇摩尔配比和分子链扩展 ， 因而 可以很容易 地 在较大范围内设计出其特殊 性能 。 第二种 途径 是 向聚氨酯基体中引入无机填料 。 凹凸棒石黏土 (简称凹土 )是一种含水富镁硅酸盐粘土矿物 ， 其化学分子式为： Mg5Si8O20(OH)2(OH2)44H2O。 尽管 凹土结构属于 2： 1 型粘土矿物 ， 但它不同于其他层状硅酸盐，因为其缺乏连续八面体结构 ， 在四面体条带间形成与链平行的通道 ，通道中充填沸石 水 和结晶水 。 然而 ， Si-O- Si 键较弱 ， 能轻易被剪切破碎形成纤维晶体。 其
7、 内部和外部的平均表面积 大约 分别为 300 和 600 m2/g。 由于其具有独特的形态结构，凹土 已具有多种商业应用，如吸附剂，催化剂，流变剂 和填料 。 尽管 凹土 有低成本 和较强 适用 性 ，但是 直到 丰田研究中心第一次介绍 基于层状硅酸盐 有机 -无机纳米复合材料 (高岭石和蒙脱石 )运用 ， 凹土在聚合物 中 的 研究才得到 了 关注。 此后 ， 利用 开发 大 比表面积 和不同于 的这种类型的纳米粘土的棒状形态 ， 填加少量 凹土 能够 提高聚合物机械性能和热稳定性。 另一方面，最近的研究报道称各向异性的碳纳米管（ CNTs）由于具有高的
8、宽高比、机械强度、电导率、和热稳定性。故能够有效加强纤维复合材料的性能。 例如 ， 报道称用2%浓度的多壁纳米碳管、单壁纳米碳管添加聚氨酯中 ， 能够分别提高其弹性模量 38%和 60%。 然而 ， 主要挑战在于 这种复合材料的加工， 特别是 实现 碳纳米管在聚合物中 均匀分散。 刚性棒状硅酸盐替代例如用凹土代替碳纳米管 可能是一种不改变材料本身纳米均匀分散性并能提高聚合物性质的替代。 在离散和连续阶段之间 ， 以及强化热分散的阶段的 界面附着力 ， 会 直接影响复合材料的机械性能。对无机填料而言 ， 表面改性是获得强大的界面附着力最常见的和有效的方式。 这项工作的目的
9、在于确定凹土表面处理对复合材料力学性能和热稳定性影响。 在表面的亲水性硅酸盐上 ， 用化学试剂处理成有机性质 ， 其目的在于改善其与 PU 基体的相容性。 热重分析（ TGA）和红外光谱研究证实了有机化学修饰。随后 ， 通过原位聚合的方法将凹土和 ATT 纳入聚氨酯内部 ， 就成功制作了 ATT-MDI /PU纳米复合材料。 对不同含量和化学因素的 ATT-MDI /PU纳米复合材料的物理、机械、热性能进行了实验研究。 实验 部分 原料 凹土 (安格有限公司， Iselin，新泽西州 )经大分子 分散剂聚丙烯酸钠 (分子量4000 至 5000)的 分散 。 脱水后 ， 端羟基的单体 1， 4 - 丁二醇（ BDO 鳄梨研究化学品有限公司，莫克姆，英国）和端羟基的和四氢呋喃（ PTHF；巴斯夫 ；分子量=2900 弗洛厄姆公园 ，新泽西州）被用作为合成聚氨酯 基体 的原料。通过在 78熔融 MDI 液体的过滤 ， 异氰酸酯的 MDI（ 98 ； Sigma-Aldrich 公司，圣路易斯，密苏里州）得到了纯化。 在聚合反应中 ， 二甲基甲酰胺 (DMF， Sigma-Aldrich公司 )被用作为载体溶剂。
