聚氨酯復(fù)合材料的研究進(jìn)展

周 豐，武春雨（.中國(guó)人民大學(xué)，北京市 0087；.大連萬達(dá)商業(yè)地產(chǎn)股份有限公司，北京市 000）

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聚氨酯復(fù)合材料的研究進(jìn)展

周 豐1，武春雨2
（1.中國(guó)人民大學(xué)，北京市 100872；2.大連萬達(dá)商業(yè)地產(chǎn)股份有限公司，北京市 100022）

摘 要：采用納米填料制備聚合物基復(fù)合材料是改善聚氨酯耐老化性能及耐沾污性，拓展其應(yīng)用領(lǐng)域的一種重要手段。綜述了聚氨酯與蒙脫土、石墨烯、碳納米管、納米TiO2、高嶺土等無機(jī)材料制備的復(fù)合材料的研究進(jìn)展。目前，這些復(fù)合材料大多停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段，應(yīng)不斷改進(jìn)復(fù)合材料生產(chǎn)工藝，降低成本，盡快實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化；應(yīng)解決和控制復(fù)合材料制備過程中有關(guān)粒子的分散與團(tuán)聚問題；采用個(gè)性定制等方法實(shí)現(xiàn)聚氨酯復(fù)合材料性能的多功能化等是今后的主要研究方向。

關(guān)鍵詞：聚氨酯 復(fù)合材料 石墨烯 碳納米管 蒙脫土 保溫材料 硬質(zhì)聚氨酯

聚氨酯是由多異氰酸酯在催化劑及助劑存在下與多元醇聚合而成的以氨基甲酸酯基團(tuán)為重復(fù)基團(tuán)的一種高分子材料，主要包括聚氨酯泡沫（分為硬質(zhì)、半硬質(zhì)、軟質(zhì)）、聚氨酯彈性體、聚氨酯涂料、防水聚氨酯、聚氨酯膠載劑等。聚氨酯分子鏈由軟段和硬段交替組成，通過改變軟、硬段比例，調(diào)整微觀結(jié)構(gòu)，可使其具有良好的物理和力學(xué)性能。聚氨酯的硬度范圍寬、強(qiáng)度高，具有耐磨、耐油、耐化學(xué)藥品腐蝕、耐撕裂、耐臭氧、耐輻射、吸震能力強(qiáng)、黏合性好、加工方式多樣等特點(diǎn)，在汽車、機(jī)械、包裝、建筑保溫、電子、醫(yī)療等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。硬質(zhì)聚氨酯泡沫以其質(zhì)輕、較高的壓縮強(qiáng)度、極低的熱導(dǎo)率、低吸水率、優(yōu)良的隔熱保溫性能、施工成型方便等在建筑節(jié)能領(lǐng)域具有廣泛的用途，可用于密封膠、黏合劑、屋頂防水保溫層、冷庫保溫、內(nèi)外墻涂料、地板漆、合成木材、跑道、防水堵漏劑以及塑膠地板等，是目前最理想的建筑保溫材料之一；但聚氨酯分子鏈中的有機(jī)基團(tuán)對(duì)稱性差，使其耐老化性能較差，表面自由能以及耐沾污性不好，且模量不高，應(yīng)用受到一定限制［1］。

利用納米填料制備聚合物基復(fù)合材料是提高聚合物性能的一種重要手段。研究表明，將納米填料均勻分散于聚氨酯基體制備的復(fù)合材料，不僅能夠保持聚氨酯本身的性能，而且還融合了填料的特殊性能（如超輕導(dǎo)電、吸波性、光催化性、降解性、生物活性和抗菌性等［2］）。常用的納米填料包括蒙脫土（MMT）、納米TiO2，碳納米管（CNTs）、石墨烯等。本文概述了這幾種填料與聚氨酯制備的復(fù)合材料的研究進(jìn)展。

1　聚氨酯/石墨烯復(fù)合材料

石墨烯具有超大的比表面積及優(yōu)異的電學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)和光學(xué)性能。將其引入到聚氨酯中，不僅能改善聚氨酯的性能，而且還能制備一些具有特殊功能（如超耐水、高強(qiáng)度、高導(dǎo)熱率、導(dǎo)電）的聚氨酯復(fù)合材料。

李菁熠等［3］通過逐步聚合將改性氧化石墨烯（DIGN）接枝到水性聚氨酯（WPU）鏈段中，制備了WPU/DIGN納米復(fù)合乳液，表征了氧化石墨烯（GO），DIGN，WPU，WPU/DIGN納米復(fù)合乳液的結(jié)構(gòu)，并研究了DIGN用量對(duì)乳液粒徑，流變性能及其膠膜熱穩(wěn)定性和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：引入DIGN后，乳液具有了假塑性流體特性；隨著DIGN含量的增加，乳液黏度、粒徑及分布指數(shù)增大，納米復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性明顯改善；當(dāng)w（DIGN）為1.0%時(shí)，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度增加80.33%，楊氏模量提高192.11%，斷裂伸長(zhǎng)率下降42.74%。

李曉萱等［4］以2，4-甲苯二異氰酸酯（2，4-TDI）為架橋劑，制備了表面含伯胺基團(tuán)的功能化石墨烯（N-FGNs）。將N-FGNs與末端含異氰酸酯的聚氨酯混合，通過伯氨基與異氰酸酯之間的反應(yīng)制備了兩者之間存在共價(jià)鍵的WPU/N-FGNs復(fù)合材料，并研究了其結(jié)構(gòu)和性能。結(jié)果表明：N-FGNs可均勻分散在聚氨酯中，而且兩者之間存在很強(qiáng)的界面作用力；w（N-FGNs）為1.0%時(shí)，與純WPU相比， WPU/N-FGNs復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度提高了77.00%，40 ℃時(shí)的儲(chǔ)能模量提高了930.00%，斷裂伸長(zhǎng)率僅下降了4.00%。

張玉等［5］采用改進(jìn)的Hummers法制備了GO，利用硅烷偶聯(lián)劑改性GO后經(jīng)氨水還原得到硅烷化還原氧化石墨烯（KRGO），再與WPU預(yù)聚體復(fù)合制備了WPU/KRGO復(fù)合材料，并研究了其結(jié)構(gòu)及性能。結(jié)果表明：與純WPU相比，WPU/KRGO復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性有所提高，質(zhì)量損失5%時(shí)的溫度升高約20 ℃；隨著KRGO用量的增加，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度先增大后減小，w（KRGO）為0.5%時(shí)，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大，為20.2 MPa，較純WPU（10.8 MPa）提高了87.04%；復(fù)合材料的疏水性能較純WPU也有明顯改善。

樊志敏等［6］采用氧化法將CNTs縱向切割成石墨烯納米帶（GNRs），在涂膜機(jī)上與熱塑性聚氨酯（TPU）復(fù)合成膜，制備了TPU/GNRs復(fù)合材料薄膜，并研究了其性能。結(jié)果表明：CNTs被成功地縱向切割成帶狀結(jié)構(gòu)的GNRs；當(dāng)w（GNRs）為2.0%時(shí)，與TPU相比，復(fù)合材料的彈性模量與拉伸強(qiáng)度分別提高了160.00%與123.00%，薄膜的氧氣透過率降低77%，阻隔性能明顯提高。

楊建軍等［7］首先采用改進(jìn)的Hummers法制備GO水分散液；然后利用乙二胺還原改性GO得到改性石墨烯水溶液；再以二異氰酸酯、低聚物二元醇及擴(kuò)鏈劑合成線性聚氨酯預(yù)聚體；最后向線性聚氨酯預(yù)聚體中加入中和劑，將改性石墨烯水溶液與其共混，得到WPU/石墨烯復(fù)合材料。采用該方法制備的復(fù)合材料的組分相容性較好，并且提高了WPU的熱穩(wěn)定性和力學(xué)強(qiáng)度。

鄭玉嬰等［8］采用改進(jìn)的Hummers法制備了GO，將其分散于二甲基甲酰胺（DMF）中，超聲處理，倒入溶脹于DMF中的TPU，采用溶液涂覆成膜工藝制備了TPU/GO復(fù)合材料薄膜，再經(jīng)200 ℃原位熱還原處理2 h，得到TPU/GO復(fù)合材料。所制復(fù)合材料的電性能優(yōu)異，填料分散均勻，可用于醫(yī)療床墊、沼氣儲(chǔ)存袋、涉水類產(chǎn)品、儲(chǔ)水儲(chǔ)油袋等對(duì)材料阻隔性及抗靜電性能有較高要求的領(lǐng)域。

蔣平平等［9］先利用新型強(qiáng)氧化劑高鐵酸鉀對(duì)鱗片石墨進(jìn)行氧化剝離，經(jīng)離心洗滌后得到單層GO；單層GO經(jīng)超聲分散于去離子水中，在WPU乳化階段加入，高速攪拌后得到單層GO改性的WPU復(fù)合乳液。與現(xiàn)有的無機(jī)物改性高分子材料相比，單層GO經(jīng)超聲后能在聚合物基體中穩(wěn)定分散，由于GO的比表面積、強(qiáng)度、硬度等均優(yōu)于其他改性納米材料，所以改性后的WPU的熱穩(wěn)定性、力學(xué)性能等具有很大優(yōu)勢(shì)。

2　聚氨酯/CNTs復(fù)合材料

CNTs具有突出的力學(xué)性能，兼具金屬材料的導(dǎo)電導(dǎo)熱性、陶瓷材料的耐熱耐蝕性、紡織纖維的柔軟可編性及高分子材料的易加工性，在聚合物復(fù)合材料的制備中具有很好的應(yīng)用前景。將聚氨酯與CNTs的優(yōu)異性能結(jié)合，不僅能夠賦予復(fù)合材料優(yōu)異的力學(xué)、熱學(xué)性能，而且還能使其具有光學(xué)、吸波、導(dǎo)電等特殊功能［10］。

林強(qiáng)等［11］為改善多壁碳納米管（MWNTs）的水分散性，將其與β-環(huán)糊精（CD）研磨以及超聲分散，得到了CD修飾的碳納米管（CDMWNTs），通過與WPU球磨共混，制備了WPU/CDMWNTs復(fù)合乳液，并研究了CDMWNTs含量對(duì)復(fù)合膠膜熱穩(wěn)定性、力學(xué)性能、微觀形貌和導(dǎo)電性的影響。結(jié)果表明：與純聚氨酯膠膜相比，當(dāng)w（CDMWNTs）為3.0%時(shí)，復(fù)合膠膜的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率分別提高了72.29%，17.22%，電阻率為174 Ω·m，降低了5個(gè)數(shù)量級(jí)，顯著提高了聚氨酯的導(dǎo)電性，熱穩(wěn)定性也得到一定的提高。相同加入量下，采用CDMWNTs制備的復(fù)合膠膜的性能好于采用MWNTs制備的。

龔文祥［12］制備的聚氨酯/CNTs復(fù)合材料所用原料為：端羥基聚丁二烯、二苯基亞甲基二異氰酸酯、聚異氰脲酸酯、乙烯基三乙氧基硅烷、硅烷偶聯(lián)劑KH-560、氫醌雙羥乙基醚、二甲硫基甲苯二胺、二月桂酸二丁基錫、聚氯乙烯、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物、納米碳酸鈣、CNTs、有機(jī)改性MMT（OMMT）、納米SiO2、納米鈦酸鋇、硫酸鈣晶須、鄰苯二甲酸二辛酯、四［β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸］季戊四醇酯、聚苯并咪唑。所制聚氨酯/CNTs復(fù)合材料的耐水性好、強(qiáng)度高、耐熱性能優(yōu)異且耐老化。

解芝茜等［13］以十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）修飾MWNTs得到SDBS修飾的MWNTs （MWNTs-SDBS），采用溶液共混法制備了WPU/MWNTs-SDBS復(fù)合材料，研究了MWNTs-SDBS含量對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能、熱性能和電性能的影響及復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明：MWNTs-SDBS在WPU中分散均勻，明顯提高了WPU的力學(xué)性能和導(dǎo)電性；與純WPU相比，當(dāng)w（MWNTs-SDBS）為0.3%時(shí)，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率分別提高9.00%，29.00%；當(dāng)w（MWNTs-SDBS）為0.9%時(shí)，復(fù)合材料的電阻率提高近9個(gè)數(shù)量級(jí)；此外，添加MWNTs-SDBS降低了聚氨酯軟段的結(jié)晶性能。

侯明月等［14］在CNTs表面引入大量氨基后，將其加至水作為發(fā)泡劑的聚氨酯發(fā)泡體系，研究了CNTs對(duì)聚氨酯泡沫泡孔結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：引入經(jīng)氨基表面改性的CNTs有助于提高聚氨酯泡沫孔壁結(jié)構(gòu)的完整性，而且泡孔分布更加均勻；隨著CNTs含量的增加，泡沫孔徑先減小后增大；當(dāng)w（CNTs）為0.75%時(shí)，泡沫材料的平均孔徑最小，為0.23 mm，而且泡孔分布均勻，結(jié)構(gòu)最為完整，此時(shí)，材料的壓縮強(qiáng)度和壓縮模量最大，分別為0.14，2.09 MPa，與純聚氨酯泡沫材料相比，分別提高了100%和161%。

3　聚氨酯/MMT復(fù)合材料

OMMT具有很強(qiáng)的吸附能力，良好的分散性能，廣泛用于高分子材料中作為添加劑，以提高材料的抗沖擊、抗疲勞、尺寸穩(wěn)定性及氣體阻隔性能等，從而起到增強(qiáng)聚合物綜合性能的作用。

姜雪等［15］通過表面引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合的方法在MMT表面接枝聚甲基丙烯酸甲酯，接枝改性后的MMT與聚氨酯原位聚合制備具有形狀記憶功能的聚氨酯復(fù)合材料，研究了復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性能，并測(cè)試了其形狀記憶性能。結(jié)果表明：隨著OMMT含量的增加，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度逐漸增大、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度升高；OMMT的加入增大了復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性，復(fù)合材料在循環(huán)4次后仍具有很好的形狀記憶性能。

閆凱麗等［16］分別采用預(yù)聚合法和原位插層聚合法制備了聚氨酯/OMMT納米復(fù)合材料，考察了復(fù)合材料的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性和阻燃性能。結(jié)果表明：與純聚氨酯相比，采用這兩種方法制備的復(fù)合材料的硬度、拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率均較高；與純聚氨酯相比，采用原位插層聚合法制備的復(fù)合材料的初始熱分解溫度提高了20℃，氧指數(shù)提高了23.5%；采用預(yù)聚合法制備的復(fù)合材料的初始熱分解溫度提高了15 ℃，氧指數(shù)提高了13.5%。

何棟等［17］利用原位插層法制備了混合型聚氨酯/OMMT納米復(fù)合材料，研究了聚己二酸-1，4-丁二酯二醇（PBA）插層OMMT（PBA/OMMT）用量對(duì)納米復(fù)合材料平均粒徑、黏度、Zeta電位、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性等的影響。結(jié)果表明：隨著PBA/OMMT用量的增加，乳液的平均粒徑增大，黏度變化不大，Zeta電位降低；納米復(fù)合材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度從-58.87 ℃升至-57.51℃，拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率均先上升后降低；w（OMMT）為5.0%時(shí)，復(fù)合材料的初始降解溫度和中心降解溫度分別為319.6，416.2 ℃，表現(xiàn)出較好的熱穩(wěn)定性。

4　聚氨酯/高嶺土復(fù)合材料

聚氨酯/高嶺土復(fù)合材料能夠減少因硅酸鹽表面羥基所引起的聚合物老化現(xiàn)象，且成本低，越來越受到人們關(guān)注。

石陽陽等［18］采用二甲基亞砜（DMSO）插層型高嶺土原位插層聚合法，制備了WPU/插層型高嶺土復(fù)合材料，表征了復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)并研究了其性能。結(jié)果表明：DMSO插入高嶺土層間，使高嶺土的層間距由0.72 nm增加到1.11 nm；高嶺土質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于1.6%時(shí)，主要以插層或者剝離形態(tài)存在于WPU基體中；高嶺土質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于1.6%時(shí)，存在較多的原始顆粒和團(tuán)聚體；與純聚氨酯相比，復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性增加，其硬段質(zhì)量損失最大時(shí)的溫度增加了50 ℃；當(dāng)高嶺土質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.6%時(shí)，復(fù)合材料的力學(xué)性能最優(yōu)，拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率分別增加35.00%，10.00%。

孫家干等［19］用原位插層復(fù)合法制備了聚氨酯/有機(jī)改性納米高嶺土復(fù)合材料，研究了納米復(fù)合材料的力學(xué)性能、耐熱性能及納米填料在復(fù)合材料中的形態(tài)。結(jié)果表明：當(dāng)有機(jī)改性納米高嶺土質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.0%時(shí)，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度為29.30 MPa、彈性模量達(dá)6.23 MPa、斷裂伸長(zhǎng)率達(dá)492.00%，均比純聚氨酯增加10%以上，同時(shí)，復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性也有所提高；當(dāng)有機(jī)改性納米高嶺土質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于3.0%時(shí)，會(huì)以剝離形態(tài)存在于聚氨酯基體中，而高于3.0%時(shí)，則開始出現(xiàn)片層形態(tài)且有團(tuán)聚現(xiàn)象。

5　聚氨酯/納米TiO2復(fù)合材料

納米TiO2是一種重要的無機(jī)半導(dǎo)體材料，具有良好的光催化性、高穩(wěn)定性、無毒及強(qiáng)紫外光吸收性等優(yōu)異性能。在聚氨酯中添加納米TiO2能有效提高基體強(qiáng)度、韌性、抗沖擊性、耐熱性能以及抗菌性、自潔性和紫外光吸收能力等。

彭健根等［20］以過氧鈦酸水溶液為前驅(qū)體，在100 ℃條件下回流4 h，制備了透明的Fe3+摻雜納米TiO2溶膠，可見光下的催化性能測(cè)試表明，F(xiàn)e3+的最佳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%。將該摻雜濃度的納米TiO2溶膠與WPU乳液通過簡(jiǎn)單共混制備了Fe3+摻雜納米TiO2改性的WPU復(fù)合膜，研究了復(fù)合膜的性能。結(jié)果表明：納米TiO2粒子均勻分散于復(fù)合膜中，并賦予了WPU良好的紫外光吸收能力；復(fù)合膜的抗張強(qiáng)度明顯提高，最大值為43 MPa，與純WPU相比，增加了13%；而且，復(fù)合膜具有光催化自清潔能力。

董平江等［21］以聚己內(nèi)酯二元醇、聚乙二醇和異佛爾酮二異氰酸酯為原料合成了穩(wěn)定的WPU乳液，用鈦酸四丁酯制備了可再分散的納米TiO2粉末，采用物理混合法制備了WPU/納米TiO2復(fù)合材料，研究了納米TiO2含量對(duì)復(fù)合材料力學(xué)和耐水性能的影響。結(jié)果表明：當(dāng)納米TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%時(shí)，復(fù)合材料的力學(xué)性能最好，拉伸強(qiáng)度增加37.35%，斷裂伸長(zhǎng)率增大11.03%；復(fù)合材料的吸水率降低，抗水解性能提高；在光照條件下可使羅丹明B完全降解。

6　其他

牛古丹等［22］在合成形狀記憶聚氨酯復(fù)合材料的過程中，加入經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑KH550表面處理后的納米SiO2與納米TiO2復(fù)合粒子，制備了具有形狀記憶功能的聚氨酯復(fù)合材料，并研究了復(fù)合材料的形狀記憶性能、力學(xué)性能和熱性能等。結(jié)果表明：隨著納米SiO2比例的增加，復(fù)合材料的形狀固定率有所增加，而形狀回復(fù)率減??；當(dāng)納米SiO2與納米TiO2的摩爾比為2∶8時(shí)，復(fù)合材料的力學(xué)性能增強(qiáng)，但隨著納米SiO2所占比例的增加，復(fù)合材料的力學(xué)性能反而下降；復(fù)合材料的負(fù)荷變形溫度和維卡軟化溫度均有所提高。

姚金金等［23］利用鋁酸酯偶聯(lián)劑對(duì)硅藻土進(jìn)行表面改性，采用一步發(fā)泡法制備了聚氨酯/硅藻土多孔復(fù)合材料，研究了鋁酸酯偶聯(lián)劑改性硅藻土的效果，分析了硅藻土粒徑和添加量對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能和吸聲性能的影響。結(jié)果表明：在研究范圍內(nèi)，隨著硅藻土粒徑增加，壓縮強(qiáng)度先減小后增加，峰值吸聲系數(shù)增加，峰值吸聲頻率向高頻移動(dòng)；隨著硅藻土含量的增加，壓縮強(qiáng)度略有降低，峰值吸聲系數(shù)增加，峰值吸聲頻率向低頻移動(dòng)；當(dāng)經(jīng)鋁酸酯偶聯(lián)劑改性的硅藻土用量為60 phr，粒徑為5 μm時(shí)，復(fù)合材料的吸聲性能更好，峰值吸聲系數(shù)達(dá)0.94，對(duì)應(yīng)頻率為1 000 Hz。

吳怡康等［24］采用水溶液蒸發(fā)法合成氨基乙酸-溴化鈣（GCB）半有機(jī)晶體，以聚己內(nèi)酯、甲苯二異氰酸酯為原料，二甲硫基甲苯二胺為擴(kuò)鏈劑，GCB為分散粒子，采用預(yù)聚合法制備了擴(kuò)鏈系數(shù)不同的聚氨酯/GCB復(fù)合材料，并考察了其性能。結(jié)果表明：與純聚氨酯相比，復(fù)合材料的微相分離程度明顯提高；GCB使聚氨酯中氨酯羰基的氫鍵化程度有較大提高；加入GCB對(duì)聚氨酯的耐熱性能沒有明顯影響；加入GCB使復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度均有所提高，扯斷伸長(zhǎng)率呈先減小后增大的趨勢(shì)，當(dāng)擴(kuò)鏈系數(shù)為0.95，w（GCB）為2.0%時(shí)，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度最大，比純聚氨酯分別提高了14.00%和24.00%。

余桂輝等［25］以聚四氫呋喃醚二醇、4，4-二苯基甲烷二異氰酸酯、1，4-丁二醇和改性海泡石為原料，采用原位聚合法制備了軟段長(zhǎng)度不同的聚氨酯/海泡石復(fù)合材料，并研究了軟段長(zhǎng)度對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明：復(fù)合材料的硬段有序度、氫鍵化指數(shù)、微相分離程度等均隨著軟段長(zhǎng)度的增加而先增大后減?。焕鞆?qiáng)度和定伸應(yīng)力隨軟段長(zhǎng)度增加也呈現(xiàn)相應(yīng)的變化趨勢(shì)。

林強(qiáng)等［26］以聚醚多元醇N-210（數(shù)均分子量為1 000）和異佛爾酮二異氰酸酯為原料制備了WPU，用羧基丁苯橡膠乳液乳化得到WPU/羧基丁苯橡膠復(fù)合材料，并研究了羧基丁苯橡膠含量對(duì)復(fù)合材料熱性能、黏接性能、微觀形貌的影響。當(dāng)WPU與羧基丁苯橡膠質(zhì)量比為6∶1時(shí)，羧基丁苯橡膠與WPU混合均勻，T-型剝離強(qiáng)度達(dá)到最大，為24.4 N/cm。

張?zhí)恋龋?7］以十八烷基三甲基溴化銨改性蛭石作為前驅(qū)體，通過高速攪拌-超聲分散法將聚碳酸酯多元醇（PCDL）分散到蛭石層間作為軟段，以1，4-環(huán)己烷二異氰酸酯為硬段，采用插層聚合法制備了聚氨酯/有機(jī)改性蛭石復(fù)合材料，并研究了復(fù)合材料的性能。研究表明：蛭石經(jīng)過有機(jī)改性后，層間距增大到2.37 nm，PCDL經(jīng)超聲分散后，層間距增加到2.92 nm；復(fù)合材料的力學(xué)性能明顯增強(qiáng)，拉伸強(qiáng)度為26.80 MPa，比純聚氨酯增加了52.3%，復(fù)合材料可耐300 ℃的高溫。

姜長(zhǎng)樂等［28］采用原位發(fā)泡法，將聚氨酯與無機(jī)玻化微珠及阻燃劑復(fù)合制備了一種高填料含量的聚氨酯泡沫/?；⒅閺?fù)合材料， 并研究了無機(jī)玻化微珠摻量對(duì)復(fù)合材料阻燃性能、導(dǎo)熱性能、壓縮性能和熱穩(wěn)定性能的影響。結(jié)果表明：高摻量的無機(jī)玻化微珠和適量阻燃劑的引入使復(fù)合材料的阻燃性能和壓縮強(qiáng)度顯著提高，極限氧指數(shù)可達(dá)30.0%以上，壓縮強(qiáng)度達(dá)0.17 MPa，并且隨著無機(jī)?；⒅閾搅康脑黾佣龃?；復(fù)合材料的保溫性能略有降低，導(dǎo)熱系數(shù)為0.045 W/（m·K），但仍適用于墻體保溫材料；熱穩(wěn)定性明顯改善，材料熱解的外延起始溫度升高至263 ℃，800 ℃殘?zhí)柯蕿?1.56%。

7　結(jié)語

通過與石墨烯、CNTs等制備復(fù)合材料，可以改善聚氨酯的力學(xué)性能和加工性能等，極大拓寬了其應(yīng)用領(lǐng)域；但與聚氨酯制備復(fù)合材料的原料種類較多，所制復(fù)合材料性能的改變重點(diǎn)也不盡相同。因此，應(yīng)根據(jù)復(fù)合材料不同的用途，選擇不同的原料。目前，這些復(fù)合材料大多停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段，應(yīng)不斷改進(jìn)工藝，降低成本，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化；應(yīng)研究不同性能材料的多元混雜增強(qiáng)技術(shù)，以獲得各向異性或綜合性能優(yōu)異的復(fù)合材料；應(yīng)解決和控制生產(chǎn)過程中有關(guān)粒子的分散與團(tuán)聚問題，進(jìn)一步研究聚氨酯和摻雜材料之間的作用機(jī)理、結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系等問題；提高納米材料與聚合物之間的相容性，更好地將納米材料與聚氨酯的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合。通過聚氨酯的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及選擇具有特殊功能的摻雜材料，從而實(shí)現(xiàn)聚氨酯復(fù)合材料的個(gè)性定制，將是今后制備高性能聚氨酯復(fù)合材料的主要方向。

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Research progress of polyurethane composites

Zhou Feng1， Wu Chunyu2
（1.Renmin University of China， Beijing 100872， China；（2.Dalian Wanda Commercial Properties Co.，Ltd.，Beijing 100022， China）

Abstract：Nano filler is used to prepare polymer based composites， which can improve the aging and stain resistance of polyurethane and extend its application. This paper reviews the research progress of the composites prepared by polyurethane with inorganic materials such as carbon nanotube， graphene， kaolinite，nano titanic oxide， and montmorillonite. It needs to improve the manufacturing process， reduce the costs to realize the industrialization of the materials which are still in laboratory research. In addition， the dispersion and agglomeration of the particles need to be controlled during preparation of the composites. Customization is used to achieve the multifunction of the polyurethane composites， which will be the future research direction.

Keywords：polyurethane； composite material； graphene； carbon nanotube； montmorillonite； thermal insulant； hard polyurethane

作者簡(jiǎn)介：周豐，男，1980年生，2004年畢業(yè)于東北林業(yè)大學(xué)建筑工程專業(yè)，現(xiàn)主要從事建筑工程管理及建筑保溫材料的研究工作。聯(lián)系電話：（010）62514088；E-mail：244061447@qq.com。

收稿日期：2016-01-16；修回日期： 2016-03-06。

中圖分類號(hào)：TQ 323

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1002-1396（2016）03-0097-06