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簡述碳納米管聚氨酯納米復合涂料合成及性能-本科論文
  • 簡述碳納米管聚氨酯納米復合涂料合成及性能-本科論文
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簡述碳納米管聚氨酯納米復合涂料合成及性能-本科論文

摘要:本文研究了碳納米管聚氨酯納米復合涂料的合成以及碳納米管的加入對聚氨酯涂料性能的影響,主要做了關于碳納米管聚氨酯納米復合涂料的合成工藝過程以及碳納米管獨特的性能對聚氨酯涂料彈性模量、拉伸強度、動態力學性能、硬度、耐沖擊性、柔韌性、導電性和漆膜顏色等方面影響的基礎性探索研究。首先利用濃硫酸和濃硝酸組合的混酸對碳納米管進行酸化處理,并結合傅立葉紅外光譜、X射線光電子能譜、拉曼光譜、電子顯微鏡和分散穩定性觀察來分析酸化處理對碳納米管物理性質和化學性質的影響。結果表明:碳納米管經過濃硫酸和濃硝酸組合的混酸處理后,羧基被成功地接枝到碳納米管上,并且隨著酸化處理時間的延長在碳納米管上產生的羧基越來越多,同時隨著酸化處理時間的延長其管長逐漸變短,物理結構也逐漸地被一定程度的破壞。碳納米管經過酸化處理后羧基的產生使其極性增加,使其在極性溶劑中的分散性明顯提高。本文研究的聚氨酯涂料是溶劑型雙組分聚氨酯涂料,多異氰酸酯組分采用甲苯-2,4-二異氰酸酯(TDI)和三羥****丙烷(TMP)所合成的加成物,多羥基組分采用蓖麻油。在確定此種聚氨酯涂料合成和固化工藝過程的基礎上,重點研究和優化了碳納米管聚氨酯納米復合涂料的合成和固化工藝過程,并分別采用原位聚合法和共混聚合法制備了納米復合涂料。漆膜力學性能方面的研究利用微機控制電子萬能試驗機、動態力學分析儀和漆膜性能測試方法測試分析了碳納米管的加入對聚氨酯漆膜力學性能的影響。結果表明:碳納米管可以有效地提高聚氨酯漆膜的彈性模量、拉伸強度、儲能模量、玻璃化轉變溫度和硬度。但當碳納米管含量過大時,反而會降低漆膜的彈性模量、拉伸強度、儲能模量、玻璃化轉變溫度和硬度,并且漆膜的彈性模量、拉伸強度、儲能模量、玻璃化轉變溫度和硬度隨著碳納米管酸化處理程度的提高而提高。在其他條件相同情況下,利用原位聚合法制備的漆膜的彈性模量、拉伸強度、儲能模量、玻璃化轉變溫度和硬度要高于利用共混法制備的漆膜的彈性模量、拉伸強度、儲能模量、玻璃化轉變溫度和硬度。同時碳納米管的加入不會降低聚氨酯漆膜的耐沖擊性和柔韌性。漆膜導電性方面的研究利用數字超高電阻、微電流測量儀測試分析了碳納米管的加入對聚氨酯漆膜導電性的影響。結果表明:碳納米管的加入使聚氨酯漆膜的導電性得到了一定程度的提高。隨著碳納米管含量的增加漆膜的體積電阻率降低,當碳納米管含量為1%時,其體積電阻率降低了2個數量級。并且漆膜的導電性隨著碳納米管酸化處理程度的提高而增強。在其他條件相同情況下,利用原位聚合法制備的漆膜的體積電阻率都低于利用共混法制備的漆膜的體積電阻率利用全自動色差計測量分析了碳納米管的加入對聚氨酯漆膜顏色的影響。結果表明:碳納米管的加入使聚氨酯漆膜的顏色有所加深,隨著碳納米管含量的增加,顏色不斷加深,當碳納米管的含量低于0.1%時,對聚氨酯漆膜顏色的影響不大,含量超過0.1%時,漆膜的顏色變化很大,明顯變黑。并且在其他條件相同情況下,漆膜的顏色隨碳納米管酸化處理程度的提高而加深,利用原位聚合法制備的漆膜的顏色比利用共混聚合法制備的漆膜的顏色更深。同時還研究了碳納米管在聚氨酯漆膜中的分散情況。結果表明:碳納米管在聚氨酯漆膜中的分散隨著碳納米管酸化處理程度的提高而更加均勻,并且利用原位聚合法制備的漆膜中碳納米管的分散情況要比利用共混聚合法更理想。 關鍵詞:碳納米管 聚氨酯 納米復合涂料 合成 性能
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