化学工程与工艺专业外文翻译.doc

核准通过，归档资料。 未经允许，请勿外传！ 毕业设计(论文)外文资料翻译 外文出处： Journal of Applied Polymer Science (用外文写) 附 件： 1.外文资料翻译译文；2.外文原文。 有机改性凹土/聚氨酯纳米复合材料的合成与表征 Chia-Hao Wang，Maria L. Auad，Norma E. Marcovich，Steven Nutt 摘 要 利用纳米凹凸棒石（ATT）填充合成的聚氨酯（PU）纳米复合材料采用热分析，动态力学分析，和力学性能测试表征。合成配方原料含有4,4－二亚甲基四氢呋喃，1,4-丁二醇和经4,4－二亚甲基四氢呋喃预改性的无机凹土。采用热重分析（TGA）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）表征原始的凹土和经4,4－二亚甲基四氢呋喃预改性的凹土。改性结果分析表明凹土表面能吸附转移17%的4,4－二亚甲基四氢呋喃。采用扫描电子显微镜，差热分析和热重分析表征纯聚氨酯和经4,4－二亚甲基四氢呋喃改性的凹土/聚氨酯纳米复合材料。机械测试和动态分析表明：随着4,4－二亚甲基四氢呋喃改性凹土含量增加储能模量和杨氏模量也随之增加。相比较于纯树脂，软硬段的结晶度和热稳定性均有所增强。 关键词 粘土；填料；纳米复合材料；聚氨酯；增强 引言 分段聚氨酯（PU）弹性体是一个具有广泛商业应用前景的重要工程塑料。具有高耐磨性，减震性，高弹性和耐腐蚀性。这些属性主要来源于聚氨酯的特殊形式的离散区域。聚氨酯链线性结构可以表示成（A-B）n形式, 分为硬段和软段两部分，硬段A由低分子量的二醇或二胺与二异氰酸酯组成，软段B由较高分子量的聚酯或聚醚多元醇组成。由于不同的硬段和软段的化学结构，排斥作用和热力学不相容导致其内部两相分离和硬段、软段的形成。此外，在聚氨酯中硬段通过分子间氢键连接。 有两种方法可以用来提高聚氨酯的机械性能和热稳定性。第一种途径是改变聚氨酯的分子结构。由于聚氨酯大分子的性质取决于二异氰酸酯、多元醇摩尔配比和分子链扩展，因而可以很容易地在较大范围内设计出其特殊性能。第二种途径是向聚氨酯基体中引入无机填料。 凹凸棒石黏土(简称凹土)是一种含水富镁硅酸盐粘土矿物，其化学分子式为：Mg5Si8O20(OH)2(OH2)4·4H2O。尽管凹土结构属于2：1型粘土矿物， 但它不同于其他层状硅酸盐，因为其缺乏连续八面体结构，在四面体条带间形成与链平行的通道，通道中充填沸石水和结晶水。然而，Si-O- Si键较弱，能轻易被剪切破碎形成纤维晶体。其内部和外部的平均表面积大约分别为300和600 m2/g。由于其具有独特的形态结构，凹土已具有多种商业应用，如吸附剂，催化剂，流变剂和填料。 尽管凹土有低成本和较强适用性，但是直到丰田研究中心第一次介绍基于层状硅酸盐有机-无机纳米复合材料(高岭石和蒙脱石)运用，凹土在聚合物中的研究才得到了关注。此后， 利用开发大比表面积和不同于的这种类型的纳米粘土的棒状形态， 填加少量凹土能够提高聚合物机械性能和热稳定性。另一方面，最近的研究报道称各向异性的碳纳米管（CNTs）由于具有高的宽高比、机械强度、电导率、和热稳定性。故能够有效加强纤维复合材料的性能。例如，报道称用2%浓度的多壁纳米碳管、单壁纳米碳管添加聚氨酯中，能够分别提高其弹性模量38%和60%。然而，主要挑战在于这种复合材料的加工，特别是实现碳纳米管在聚合物中均匀分散。刚性棒状硅酸盐替代例如用凹土代替碳纳米管可能是一种不改变材料本身纳米均匀分散性并能提高聚合物性质的替代。 在离散和连续阶段之间，以及强化热分散的阶段的界面附着力， 会直接影响复合材料的机械性能。对无机填料而言，表面改性是获得强大的界面附着力最常见的和有效的方式。这项工作的目的在于确定凹土表面处理对复合材料力学性能和热稳定性影响。在表面的亲水性硅酸盐上，用化学试剂处理成有机性质，其目的在于改善其与PU基体的相容性。热重分析（TGA）和红外光谱研究证实了有机化学修饰。随后，通过原位聚合的方法将凹土和ATT纳入聚氨酯内部， 就成功制作了ATT-MDI /PU纳米复合材料。对不同含量和化学因素的ATT-MDI /PU纳米复合材料的物理、机械、热性能进行了实验研究。 实验部分 原料 凹土(安格有限公司，Iselin，新泽西州)经大分子分散剂聚丙烯酸钠(分子量4000至5000)的分散。脱水后，端羟基的单体1，4 - 丁二醇（BDO鳄梨研究化学品有限公司，莫克姆，英国）和端羟基的和四氢呋喃（PTHF;巴斯夫;分子量=2900弗洛厄姆公园，新泽西州）被用作为合成聚氨酯基体的原料。通过在78℃熔融MDI液体的过滤， 异氰酸酯的MDI（98％; Sigma-Aldrich公司，圣路易斯，密苏里州）得到了纯化。在聚合反应中， 二甲基甲酰胺(DMF，