聚苯胺改性水性聚氨酯/丙烯酸酯的制备及性能研究

来源 :长春工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yunshan1990
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在大力提倡环保的今天,噪声污染的危害受到了人们极大的重视,周边的安全隐患也在逐渐增多,材料的功能化研究逐渐成为了当今的热点课题。聚氨酯(PU)作为重要的阻尼材料,在轨道列车、航天航空、汽车工业等领域都得到了广泛的应用,但大多数市售的阻尼材料以沥青型和溶剂型为主,其中含有较多的有机溶剂,在制备和使用过程中会带来不可避免的环境污染和对人体健康的伤害,而无溶剂型的水性聚氨酯(WPU)可有效避免此类问题。然而在实际生产生活中,WPU耐水性较差、绝缘性较强且易燃的性能易带来安全隐患,威胁人们的生命财产安全,这就使其应用领域仅局限在一定领域中,因此开发一种具有耐水性、防静电型和阻燃型的水性阻尼涂料显得尤为重要,本文基于此,从以下方面对WPU进行了功能化研究:(1)以二异氰酸酯、低聚物二醇、扩链剂、交联剂、引发剂和丙烯酸酯类单体等为原料,通过乳液聚合法制备了核壳结构的水性聚氨酯/丙烯酸酯(WPUA)复合乳液。通过化学氧化法制备了导电聚苯胺(PANI),加入WPUA复合乳液中,制得不同PANI含量的水性聚氨酯/丙烯酸酯-聚苯胺(WPUA-PANI)乳液。经红外分析得知PANI与WPUA分子界面间存在氢键作用,其氢键化作用随PANI含量的增加而加强,导致了分子链纠缠复杂、分子间摩擦和运动滞后现象明显。利用接触角测试仪器(DSA)、数字高阻计和动态粘弹谱仪(DMA)等表征手段,得知当PANI分散液含量为35%时,其水接触角、拉伸强度和电阻率分别为106.8°、2.31 MPa和3.47×104Ω·cm,有效阻尼温域(Tanδ≥0.3)从50℃增加到87℃,WPUA-PANI胶膜的综合性能最佳。(2)将综合性能优良的WPUA-PANI乳液作为基础乳液,向其中加入阻尼填料、阻燃填料和助剂,制备了一系列具有防静电性和阻燃性能的WPUA阻尼涂料。绢云母含量为30%时,其水接触角和电阻率分别为110.9°和7.24×104Ω·cm。有效阻尼温域值最大为122℃,较基础乳液有较大的提升。固定绢云母的加入量后,阻燃填料Doher-6003含量为20%时,涂料的有效阻尼温域(Tanδ≥0.3)、电阻率和极限氧指数值分别为138℃、9.52×104Ω·cm和30.4%,涂料具有良好的阻尼性、防静电性和阻燃性能。流变性能测试、铅笔硬度、划格测试和介质浸泡实验表明所制备的涂料均为假塑性流体,且抗流挂性、悬浮性和防腐性能均较佳,可广泛应用于多个领域。
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