透明隔热SiO2气凝胶/水性聚氨酯复合涂料的制备及性能研究

以水性聚氨酯乳液(WPU)为基体，引入SiO₂气凝胶(SA),制备了一种隔热性能优良的SA/WPU复合涂料，并探讨了SA用量对SA/WPU复合涂料性能的影响。结果表明，随着SA的加入，在保持透明度良好的条件下，复合涂料的隔热性能、附着力及硬度都得到提高。当复合涂料中SA含量为WPU基体固含量的20%时，复合涂料的隔热性能、附着力以及硬度相对最佳，可以获得综合性能优良的复合透明隔热水性聚氨酯涂料。     

银负载细菌纤维素纳米复合材料的制备及抗菌性能研究

利用细菌纤维素超精细网络结构和高持水率的特点,在细菌纤维素上通过硼氢化钠(NaBH4)还原硝酸银中的Ag+原位生成纳米银颗粒,并对其微观结构等进行表征,同时对银负载细菌纤维素纳米复合膜的抗菌性能和生物相容性进行研究。XRD结果表明纳米银颗粒具有较完善的结晶结构,且银晶体为面心立方结构;XRF检测表明复合材料中含有Ag元素;由UV-Vis可知Ag/BC纳米复合材料在424nm处出现了Ag的吸收峰;从SEM图可看出随着硝酸银浓度的增大,细菌纤维素微纤表面负载的银颗粒增多,粒径大约为50～80nm。抗菌实验结果说明Ag/BC纳米复合材料具有很强的抗菌性能,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的最大抑菌率分别达到99.4%和98.4%。细胞相容性实验表明,Ag/BC纳米复合材料还具有良好的细胞相容性。因此将其用于抗菌伤口敷料会有广阔的应用前景。     

光固化水性聚氨酯/SiO_2纳米复合乳液的合成和膜性能

以异佛尔酮二异氰酸酯、聚乙二醇、2,2-双羟甲基丙酸、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯(HEMA)为主要原料,通过丙酮法合成光固化水性聚氨酯丙烯酸酯预聚体,三乙胺中和后原位引入纳米二氧化硅水溶胶制备光固化水性聚氨酯/二氧化硅纳米复合乳液(WPU/SiO2)。研究了纳米二氧化硅对复合乳液粒径、黏度以及复合膜微观结构和力学性能的影响。经X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对复合膜微观结构分析表明,纳米二氧化硅与聚氨酯之间存在很好的相互作用,纳米二氧化硅均匀分散在聚氨酯基体中。动态力学分析表明纳米二氧化硅可提高复合膜的储能模量。     

水性异氰酸酯改性石墨烯/聚氨酯复合乳液防腐性能研究

通过逐步聚合反应将异氰酸酯功能化石墨烯(IGN)接枝到水性聚氨酯(WPU)链段中,制备得到水性异氰酸酯改性石墨烯/聚氨酯纳米复合乳液(IGN/WPU)。通过傅里叶变换红外的光谱(红外光谱)、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)对氧化石墨烯(GO)、IGN、WPU及IGN/WPU复合材料的结构进行表征,并研究了IGN含量对复合乳液作为金属防腐涂层性能的影响。结果表明,随IGN含量增加,涂层硬度提高,水蒸气透过率下降,防腐效率增大。当m(IGN)=1%(质量分数)时,涂层硬度达到了2H,水蒸气透过率降低到51.98g/m2·h,与空白样相比防腐效率提高了94.70%。     

硬脂酸改性超支化聚酯无氟水性聚氨酯拒水剂的制备及性能

以端羟丙基硅油(数均分子量2 000)、三羟甲基丙烷(TMP)、N-甲基二乙醇胺(N-MDEA)和甲苯二异氰酸酯(TDI)等为原料合成水性聚氨酯(WPU)。为了引入疏水支链结构,采用硬脂酸对端羟基超支化聚酯进行端基改性,得到硬脂酸封端的超支化聚酯。将WPU与硬脂酸改性超支化聚酯(SA-HBPE-3)进行复配,并应用于织物。采用红外光谱对改性前后的WPU及SA-HBPE-3的结构进行表征。通过静态水接触角、吸水率及应用测试,研究了SA-HBPE-3含量对SA-HBPE-3/WPU胶膜耐水性、表面能及拒水性能的影响规律。结果表明:随着SAHBPE-3含量从0增至30wt%,SA-HBPE-3/WPU胶膜的吸水率降至6.63%,涂覆处理织物的静态水接触角升至135.3°。SA-HBPE-3的引入提高了SA-HBPE-3/WPU胶膜的耐水性和涂覆织物的拒水性。当SA-HBPE-3含量为20wt%时,拒水效果达到最优值90分。     

埃洛石纳米管/水性聚氨酯氟化复合膜的制备及性能

利用原位聚合及表面氟化的方法制备了埃洛石纳米管/水性聚氨酯（HNTs/WPU）复合膜,并考察氨基化埃洛石纳米管（AHNTs）的含量及十七氟癸基三甲氧基硅烷（FAS）氟化对AHNTs/WPU复合膜性能的影响。结果表明:随着AHNTs与WPU的质量比增大,AHNTs/WPU复合膜的力学性能及耐热性呈先升高后降低的趋势,耐水性得到改善。当AHNTs与WPU的质量比为1.5%时,AHNTs/WPU复合膜具有较好的综合性能。AHNTs/WPU复合膜的拉伸强度、断裂伸长率及初始分解温度（T_d5）与纯WPU膜相比分别提高了50%、35%及9℃,复合膜的吸水率降低到5.8%,水接触角提高到95.1°。AHNTs/WPU复合膜经表面氟化处理后,水接触角进一步增大到114.5°,呈现出疏水性,表面氟化处理对复合膜的力学性能及吸水率也有一定的促进作用。      

细菌纤维素负载稀土掺杂二氧化钛复合膜的制备和光催化性能

以细菌纤维素(BC)为载体,用溶胶-凝胶法原位生成稀土镧和铈元素(La,Ce)掺杂的二氧化钛复合膜,以甲基橙为目标降解物,考察了复合膜的光催化活性。结果表明:稀土元素已引入TiO_2/BC复合膜中;掺杂TiO_2的晶型为锐钛矿型;掺杂稀土的TiO_2/BC复合膜的光催化活性比未掺杂的有较大提高;铈掺杂的TiO_2/BC复合膜的光催化性能优于镧掺杂的;Ce~(4+)掺杂的最适浓度为2 mmol/L,而La~(3+)掺杂的最适浓度为5 mmol/L;稀土掺杂的TiO_2/BC复合膜对甲基橙溶液重复降解5次的降解率仍高于70%。     

细菌纤维素基电磁功能复合膜的制备与性能研究

以细菌纤维素(BC)基体材料,通过共沉淀原位复合法制备纳米钴铁氧体(CoFe2O4)/细菌纤维素磁性复合膜;并在此基础上,通过原位化学氧化聚合法,制备了聚吡咯/钴铁氧体/细菌纤维素(PPy/CoFe2O4/BC)复合膜,对其结构性能及应用进行研究。结果表明,PPy/CoFe2O4/BC复合膜仍然保持了BC的三维网状结构。当吡咯单体浓度为0.07mol/L时,复合膜由连续的核壳结构构成,电导率稳定在0.4S/cm左右,其电磁屏蔽效能在25dB左右,是一种良好的民用或商用电磁屏蔽材料。     

水性聚氨酯/聚邻氨基苯磺酸修饰碳纳米管复合材料的制备与性能

采用原位聚合法合成出聚邻氨基苯磺酸修饰多壁碳纳米管(PASANT)。进而,以PASANT为导电填料,以水性聚氨酯乳液(WPU)为基体,采用溶液共混法制备WPU/PASANT复合材料,研究表明,PASANT能够均匀地分散在水性聚氨酯乳液中。PASANT与WPU复合后,PASANT表面的-NH基团与WPU中的羰基(尤其是脲羰基)形成了氢键,复合材料的导电性和力学性能均得以提高。当PASANT的含量为5%时,复合材料的电导率和拉伸强度比纯水性聚氨酯分别提高6个数量级和465%。     

表面沉积铜纳米颗粒的细菌纤维素/壳聚糖交联复合膜的制备及其抗菌性能研究

通过戊二醛交联制备了细菌纤维素/壳聚糖复合材料,并采用磁控溅射技术在交联复合膜表面沉积铜(Cu)纳米颗粒。利用扫描电子显微镜观察纳米纤维膜表面形貌,采用傅里叶红外光谱仪、热重分析仪和X射线衍射仪比较交联复合前后以及镀铜前后复合膜基本化学结构、热稳定性和晶面结构的变化。通过能量色散X射线光谱对壳聚糖和铜在复合膜表面的分布情况进行表征。同时借助抗菌实验探究复合膜对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌能力。结果表明:壳聚糖与细菌纤维素发生了有效交联,改变了细菌纤维素的基本形貌、化学结构、晶体形态以及热学性能,并且镀铜后交联复合膜的抗菌性能得到了明显的提升(膜与细菌接触20min,对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌效果均达到了99.999%)。     

纳米SiO2/有机硅改性水性聚氨酯复合材料的制备及性能

为了改善水性聚氨酯（WPU）耐水性差和表面性能差等缺陷,将有机硅和纳米SiO₂同时引入到WPU中,首先通过自乳化法制备了WPU和有机硅改性水性聚氨酯（SWPU）。然后采用超声共混法将纳米SiO₂粒子加入到SWPU中,制备了纳米SiO₂/SWPU复合材料。最后,采用FTIR和SEM对WPU、SWPU和纳米SiO₂/SWPU的结构进行了表征,通过接触角、吸水率及抗拉力学性能测试分析了WPU、SWPU和纳米SiO₂/SWPU的疏水性能及抗拉力学性能。结果表明：纳米SiO₂已被成功引入到SWPU中;纳米SiO₂含量较小（≤3wt%）时能够较均匀地分散在纳米SiO₂/SWPU胶膜中;当纳米SiO₂含量从0增大至5wt%时,纳米SiO₂/SWPU胶膜的吸水率降低了69%,拉伸强度从16.72 MPa增大至24.22 MPa,断裂伸长率从545%增至731%,表明纳米SiO₂的引入显著提高了SWPU胶膜的耐水性能和力学性能。     

Electromagnetic shielding effectiveness of thin film with composite carbon nanotubes and stainless steel fibers

Using the polymer blending method, conductive materials and waterborne polyurethane (WPU) were mixed to fabricate conductive composite films for application in electromagnetic shielding. First, nitric acid was used to purify the multi-walled carbon nanotubes (MWCNT). Second, sodium dodecyl sulfate (SDS) was utilized to disperse the carbon nanotubes, and then they were mixed with 8 microm diameter and 2 mm long stainless steel fibers (SSF) in the WPU by the polymer blending method. Finally, the thickness of 0.25 mm of conductive composite film was fabricated by means of coating. According to the ASTM D4935-99 standard, a coaxial transmission line was used to measure the electromagnetic shielding effectiveness (EMSE) of conductive composite film within the range of 50 MHz approximately 3.0 GHz. Moreover, the influence of the prior and posterior dispersion of carbon nanotubes dispersed on electromagnetic shielding was dealt with in the paper. Results demonstrated that the conductive composite film, within 50 MHz approximately 3.0 GHz, fabricated by the 15 wt% of the multi-walled carbon nanotubes and 30 wt% of the stainless steel fibers can achieve the maximum of the electromagnetic shielding effectiveness, 34.86 dB, and its shielding effect, 99.9%.     

Synthesis and characterization of polysilicic acid nanoparticles/waterborne polyurethane nanocomposite

A novel nanocomposite that consists of polysilicic acid nanoparticles (PSA)/waterborne polyurethane (WPU) was prepared. The nano-size distribution of PSA particles were measured using the dynamic light scattering method. Nanocomposites were monitered and characterized by Fourier-Transform Infrared spectrophotometer (FT-IR). Si-mapping was used to elucidate the dispersion of silica in the nanocomposite. Morphological investigations revealed that PSA nanoparticles were well dispersed in waterborne polyurethane matrix on the nano-scale (100 nm). Thermal characteristics indicated that adding PSA increased the thermal degradation temperature by 43°C when the content of polysilicic acid nanoparticles was 5 wt%. Mechanical property tests demonstrated that adding polysilicic acid nanoparticles improved the tensile properties (by more than 100%), and reduced the wear index. Oxygen permeability tests showed that introducing the PSA nanoparticles increased the oxygen permeability of the nanocomposite.     

改性纳米氧化锆与水性聚氨酯复合涂层的防腐蚀性能

为了改进纳米氧化锆(ZrO_2)在涂料中的分散性,以丙酮为介质,用3-氨基丙基三甲氧基硅烷(APS)对纳米ZrO_2进行了改性,并在镀锡板表面制备了改性纳米ZrO_2/水性聚氨酯(WPU)复合涂层。通过扫描电镜、原子力显微镜、红外光谱、电化学测试、盐雾腐蚀、附着力测试等技术,研究了WPU与不同含量改性纳米ZrO_2复合涂层的防腐蚀性能。结果表明:改性纳米ZrO_2的含量为0.2%(质量分数)时,在WPU中的团聚现象消失,分散性良好,该复合涂层具有优良的耐蚀性和较大的附着力。     

纳米ZnO-氧化石墨烯及ZnO-氧化石墨烯/水性聚氨酯复合涂层的抗菌性能

循环冷却水系统滋生细菌会导致生物黏泥产生及设备腐蚀,为解决这一问题,由硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）改性纳米ZnO,改性纳米ZnO与氧化石墨烯（GO）在二甲基乙酰胺中复合,获得纳米ZnO-GO复合抗菌材料,并利用纳米ZnO-GO改性水性聚氨酯（PU）,得到纳米ZnO-GO/PU复合涂层。对纳米ZnO-GO复合抗菌材料进行表征分析及抗菌性能测试,对纳米ZnO-GO/PU复合涂层进行抗菌性能测试及物理性能分析。结果表明,纳米ZnO成功负载在GO表面,纳米ZnO-GO纯度较高,当GO质量分数为35wt%、纳米ZnO-GO使用量为160 mgL^-1时,其抗菌率可达97.16%;当纳米ZnO-GO质量分数为2.33wt%时,纳米ZnO-GO/PU复合涂层抗菌率可达90.29%,同时拥有4 H的铅笔硬度及93.26%的缓蚀性能。     

聚乙烯亚胺修饰氧化石墨烯改性水性聚氨酯的制备及抗菌性能

采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),用聚乙烯亚胺(PEI)还原GO得到了PEI-GO复合材料,再通过共混法制备出PEI-GO改性的水性聚氨酯(PGWPU)复合材料。红外光谱、X射线光电子能谱和X射线多晶体衍射测试表征了PEI的成功引入。由于PEI-GO的加入,使得PGWPU复合胶膜的力学性能得到了很大提高,加入1.0%的PEI-GO后,PGWPU的拉伸强度和断裂伸长率较纯水性聚氨酯分别提高了131.88%和62.55%。以大肠杆菌(E.coil)为测试菌种,通过贴膜法表征了胶膜的抗菌性。结果表明,当PEI-GO质量分数为0.2%时,胶膜对大肠杆菌的抗菌率为99.9%。     

内交联水性聚氨酯涂膜性能的影响因素

以异氟尔酮二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、二羟甲基丙酸、聚氧化丙烯二醇和聚己二酸-1,4丁二醇酯为原料,合成了一系列内交联水性聚氨酯分散体(WPU)。研究了NCO/OH物质的量比和内交联剂三羟甲基丙烷(TMP)用量对水性聚氨酯涂膜性能的影响,并通过红外光谱(FT-IR)、接触角测量、热重分析(TGA)和X射线衍射(XRD)等对涂膜性能进行了表征。实验结果表明,NCO/OH物质的量比和TMP含量的增加均会使涂膜拉伸强度增加。XRD分析表明,软段微区的结晶性能随着二羟甲基丙酸(DMPA)含量的增加而减小,当DMPA的质量分数增加至5.6%时,软段微区表现出非晶态。     

Synthesis and characterization of waterborne polyurethane/organic clay nanocomposites

Stable waterborne polyurethane/organic clay latex was synthesized by ultrasonically-assisted mixing with different clay content. Fourier transform infrared (FT-IR) spectra showed that the interaction between NH and C=O was enhanced with low content organic clay loaded. X-ray diffraction (XRD) results implied that the layered organic clay was exfoliated and the crystallization of the hard domain in the waterborne polyurethane (WPU) matrix was enhanced. Transmission electron microscopy (TEM) images show that the layered clay was exfoliated by WPU molecule. The tensile test shows that the mechanical properties were improved by loading organic clay and the desired addition was 1 wt.%.