納米蒙脫土有機(jī)改性及其在水性聚氨酯中的應(yīng)用

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1、納米蒙脫土有機(jī)改性及其在水性聚氨酯中的應(yīng)用2011年9Yl第14卷第9期現(xiàn)代涂料與滁裝ModernPaint&FinishingSep.2011Vo1.14No.9納米蒙脫土有機(jī)改性及其在水性聚氨酯中的應(yīng)用李榮,李興建,孫道興(青島科技大學(xué),山東青島266042)摘要:介紹了納米蒙脫土的結(jié)構(gòu),有機(jī)化改性劑的種類和有機(jī)改性納米蒙脫土的制備方法;簡述水性聚氨酯一蒙脫土納米復(fù)合材料的制備,綜述了有機(jī)化蒙脫土在改性水性聚氨酯中的應(yīng)用,并對該類水性聚氨酯涂料的發(fā)展趨勢和應(yīng)用前景進(jìn)行了展望.關(guān)鍵詞:納米蒙脫土;插層劑;有機(jī)改性;水性聚氨酯～蒙脫土納米復(fù)合材料中圖分類號:

2、TQ630.4文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1007—9548(2011)09—0004—05OrganicModificationofNano-montmorilloniteandItsApplicationinWaterbornePolyurethaneL1Rong,LIXing_jjanSUNDao—xing(QingdaoUniversityofScienceandTechnology,QingdaoShandong266042,China)Abstract:Thestructure,typeoforganicmodifiersandpreparationmeth

3、odoforganicnano—montmorillonitewereintroduced.Thepreparationofwaterbornepolyurethane-montmorilloniteHallO-compositesandtheapplicationoforganicmodificationofnano-montmorilloniteinwaterbornepolyurethanewereintroduced,respectively.Andthedevelopingtrendsandapplicationofthiskindofwaterborne

4、polyurethanecoatingswereproposed.Keywords:nano-montmorillonite;intercalationagent;organicmodification;waterbornepolyurethane——montmorillonitenanocompositesO引言目前,高性能,低VOC的水性聚氨酯(WPU)涂料由于分子易于設(shè)計,結(jié)合新的合成和改性技術(shù),可以有效控制涂料的結(jié)構(gòu)和性能,從而實(shí)現(xiàn)良好的低溫成膜性,強(qiáng)附著力,高強(qiáng)度,耐高溫回黏性等功能.因此,水性聚氨酯成為發(fā)展最快的涂料品種之一,而被廣泛應(yīng)用于木器漆,皮革涂

5、飾劑,汽車涂料,建筑涂料等領(lǐng)域【1].然而,一般的聚氨酯乳液都具有自增稠性差,固含量低,乳膠膜的耐水性和耐溶劑性差,光澤較低,涂膜的綜合性能較差等缺點(diǎn).所以,為了提高WPU涂料的綜合性能,擴(kuò)大應(yīng)用范圍,需對WPU乳液進(jìn)行適當(dāng)?shù)母男?納米蒙脫土(MMT)因其獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu),可以解4離成為納米片晶,通過有機(jī)陽離子交換反應(yīng)來調(diào)節(jié)蒙脫土片層的表面活性.MMT具有優(yōu)良的力學(xué)性能,熱穩(wěn)定性,尺寸穩(wěn)定性,原料來源極其豐富和價廉易得等優(yōu)點(diǎn)[21,因此,WPU—MMT納米復(fù)合材料應(yīng)運(yùn)而生.該類復(fù)合材料不僅發(fā)揮了納米材料具有的"納米效應(yīng)",也綜合了有機(jī)和無機(jī)兩種材料的優(yōu)點(diǎn),通過二者間的

6、耦合作用產(chǎn)生許多優(yōu)異的性能.例如可提高涂料的阻隔性,阻燃性,耐熱性,防腐性,抗菌性等性能,彌補(bǔ)了WPU的諸多欠缺,降低了產(chǎn)品的成本.1納米蒙脫土的結(jié)構(gòu)及其有機(jī)改性1.1納米蒙脫土的結(jié)構(gòu)納米蒙脫土是一種納米級厚度的硅酸鹽片層黏2011年9月第14卷第9期現(xiàn)代涂料與滁裝ModernPaint&FinishingSep.2011V0lJ14No.9土,其基本結(jié)構(gòu)單元系兩層硅氧四面體片中間夾一層鋁氧八面體片構(gòu)成的2:1型層狀結(jié)構(gòu),四面體與八面體之間靠氧連接,形成厚度約1nm,長×寬為100nmx100nm的片層.此結(jié)構(gòu)單元層比較松散,在外力或極性水分子的作用下,層間

7、會產(chǎn)生相對運(yùn)動而膨脹或剝離,水分子或其他有機(jī)分子可以進(jìn)入層間,使其具有吸水膨脹性,高分散性,吸附性等.另外,層間是水合的Na,Ca等可交換的無機(jī)陽離子,蒙脫土四面體中的si常被A1替代,八面體中的A1常被Mg2+,Fe,Fe,Ni,Li十等替代,從而使層間產(chǎn)生弱的負(fù)電荷,蒙脫土的結(jié)構(gòu)特性使其成為納米材料科學(xué)等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn).1.2納米蒙脫土的有機(jī)化改性由于純蒙脫土與聚合物相容性不好,易團(tuán)聚及在基體中難剝離等缺點(diǎn),限制了其應(yīng)用.所以對蒙脫土有機(jī)改性成了國內(nèi)外科研人員的研究重點(diǎn).通過蒙脫土的有機(jī)化改性,可以增大單元層間距,使蒙脫土內(nèi)外表面由親水轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷?降低表面能