填料作用下聚氨酯涂层膜性能优化的研究

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聚氨酯(PU)涂层膜被广泛地应用到产业、装饰和服用等领域,但综合性能较差。本文采用粉体填充的方式使PU涂层膜性能优化。   聚合物和粉体复合可实现材料的优势互补,使材料表现出优异的综合性能。滑石粉质轻、具有特殊的片状或鳞片状的晶体结构;麻杆粉作为一种天然材料,拥有吸湿膨胀和放湿收缩特性以及多微孔结构。本文将滑石粉和麻杆粉作为PU涂层膜的填料,采用SEM、FTIR、电子强力仪、粒径分析仪、防水性能、透湿件能等测试,对涂层膜进行了系统研究。结果表明,填料可综合提高PU涂层膜的防水、透湿和力学性能,开创了一种制备改性PU涂层膜的新途径。   主要研究内容和结论:   (1)由于滑石粉中的-OH与PU中-NCO发生了化学反应,形成键合,其填充可明显改善PU涂层膜的力学性能。且当滑石粉的添加量为2%时,拉伸强度达到最大值,是纯PU膜的2.1倍;但由于粉体颗粒较大,断裂伸长率下降。由于滑石粉强的疏水性,其填充降低了PU涂层膜的连续性,阻碍了水分子在PU涂层膜中的传递,使得共混后PU膜的透湿性和吸湿性下降很快,但防水性能有所提高。   (2)偶联剂在滑石粉片层表面包敷,形成柔性界面层,改善了粉体与PU树脂基体相容性,且采用超声波辅助分散,使得滑石粉在PU涂层膜中分散均匀。   (3)麻杆粉吸水后体积可增加100%,具有吸湿膨胀、放湿收缩的特点。当添加量为7%时,透湿量由纯PU的371.g/m2.d增加到523.g/m2.d,防水性由9.18KPa降低到7.81KPa。麻杆粉添加量少于3%时,可提高PU涂层膜的拉伸强度和拉伸模量,但添加未改性的麻杆粉,PU涂层膜的断裂伸长率有所降低,而经改性剂改性后复合膜的断裂伸长率将增加。   (4)麻杆粉表面粗糙且富含微孔,改性剂可充分渗透;表面改性剂端羟基聚丁二烯(HTPB)、氨基硅油、马来酸酐中的-OH,-NH2,-COOH可与聚氨酯的-NCO反应,形成键合作用,使得麻杆粉和PU间的粘接强度大大提高,改善了二者间的相容性,促进了粉体在共混膜中的均匀分散。较好的表面改性剂为端羟基聚丁二烯。   (5)麻杆粉和滑石粉组成的复合粉体可明显改善PU涂层膜的综合性能,最佳的条件为:麻杆粉和滑石粉的比例为2:1,添加量为3%,PU涂层膜的位伸强度、拉伸模量分别由10.8、8.24MP提高到25.3、26.8MP,透湿性由371.g/m2.d提高到4173g/m2.d,防水性由9.18KPa提高到10.8KPa。当添加量超过3%,拉伸强度、断裂伸长率、防水性呈逐渐降低的趋势。
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