[發明專利]一種水性聚氨酯/納米二氧化鈦雜化材料的制備方法

無效

• 申請號: 201010149967.8
• 申請日: 2010-04-16
• 公開（公告）號: CN101921379A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發明（設計）人: 邱鳳仙;吳冬梅;許和平;楊冬亞
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C08G18/12
• 分類號: C08G18/12;C08G18/66;C08K9/06;C08K3/22;C01G23/053
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

背景技術

本發明涉及一種聚氨酯乳液改性的制備技術，尤其是一種水性聚氨酯/納米二氧化鈦雜化材料的制備方法。

背景技術

聚氨酯因其合成原料和合成工藝具有廣泛的選擇性，其分子結構的軟硬度可調范圍廣、耐低溫、柔韌性好、附著力強等優點，廣泛用于涂料、涂飾劑、彈性體、印染助劑、膠粘劑等領域。但是其在實際使用過程中，仍然存在著一些問題，如：隨著環保法規的日益嚴格和人們環保意識的逐漸增強，以水為分散介質的環保性水性聚氨酯成為近年來聚氨酯樹脂開發研究的方向，但其耐高溫性、初黏性、耐化學性和耐水性較差，限制了它的推廣應用。近年來，越來越多關于聚氨酯的研究集中在對其進行改性，尤其是引入納米無機材料進行改性。納米粒子具有與宏觀顆粒所不同的特殊體積效應(小尺寸效應)、表面界面效應和宏觀量子隧道效應等，因而表現出獨特的光、電、磁和化學特性，這為制備高性能、多功能復合材料開辟了一個全新的途徑。因此將聚氨酯良好的物理機械性能和可加工性能，結合納米材料具有的特殊性質，賦予材料紫外屏蔽、吸波、隔熱、耐磨等功能，制備優良的涂料，既有很好的理論價值，也有很好的應用價值。納米二氧化鈦(TiO₂)是一種新型的無機材料，具有比表面大、表面活性高、光吸收性能好，特別是吸收紫外線的能力強等獨特的性能，廣泛用于塑料、涂料、醫藥、化工、航天、傳感器材料、防曬化妝品添加劑、環境工程和新型材料等眾多領域。作為重要的光學顏料，納米TiO₂的紫外光屏蔽特征一直受到廣泛關注。因為用作涂料基料的高分子樹脂受到太陽中紫外線的長期照射，會導致分子鏈的降解，影響涂膜的物性。傳統的紫外光吸收劑主要為有機物，但是有機紫外光吸收劑的壽命短，有毒，而納米TiO₂粒子是一種穩定的無毒的紫外光吸收劑。納米TiO₂的引入，有望解決聚氨酯的這一系列問題。

(1)納米二氧化鈦對聚碳酸酯型聚氨酯黃變性的影響。中國皮革，2009，38(9)：15-19.合成水性聚碳酸酯型聚氨酯樹脂，利用超聲分散法將納米TiO₂分散于聚氨酯乳液當中，研究了納米TiO₂對聚碳酸酯型聚氨酯黃變性的影響。確定了納米TiO₂的最佳超聲分散條件：分散劑(六偏磷酸鈉)用量質量分數2％、超聲時間40min、超聲功率900W、pH值7和溫度35℃。通過測定黃變因子，發現聚碳酸酯型聚氨酯比普通聚酯合成的聚氨酯耐黃變性能更為優良，經納米TiO₂粉體改性的聚氨酯比未經改性的黃變程度大為降低。但該方法制備的PU-TiO₂乳液容易發生團聚現象，穩定性欠佳，進而影響其進一步推廣。

(2)Synthesis，characterization?and?infrared?emissivity?study?of?polyurethane/TiO₂nanocomposites.Applied?Surface?Science?253(2007)9154-9158。利用超聲分散合成了PU-TiO₂復合材料，研究了PU-TiO₂材料在8-14微米的波長范圍的紅外發射率，結果表明，PU-TiO2復合材料具有比純PU和純TiO₂低的紅外發射率，這是因為二者的界面反應起到了很好的作用，這使該材料的實際應用得到了一定的延伸。但是利用超聲分散得到的TiO₂材料力學性能欠佳，穩定性不好，限制了其進一步推廣。

(3)Surface?modification?of?TiO₂?nano-particles?with?silane?coupling?agent?and?investigation?ofits?effect?on?the?properties?of?polyurethane?composite?coating.Progress?in?Organic?Coatings?65(2009)222-228.采用硅烷偶聯劑APS對納米TiO₂粒子進行表面改性，再將其應用于聚氨酯涂膜上，研究了改性納米TiO₂粒子對聚氨酯涂膜的力學性能和防紫外性能的影響。結果表明，經過APS改性的納米TiO₂粒子可以提高聚氨酯涂膜的力學性能，防紫外性能也有所提高。但該方法步驟繁瑣，且乳液穩定性未做研究，難以確保材料的實際應用。

發明內容