纳米纤维素改性双组份水性聚氨酯性能研究开题报告

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1. 研究目的与意义

随着水性聚氨酯制配技术水平的提高和对性能要求的提高,单纯的单组份水性聚氨酯已经无法完全满足市场的需求,现在又出现了双组份水性聚氨酯,来弥补单组份水性聚氨酯性能方面的不足。

双组份聚氨酯既具有水性聚氨酯的环境友好特点，又具有双组份聚氨酯的交联密度大等特点，然而与溶剂型双组份聚氨酯比较，其机械强度仍需进一步提高。

纳米纤维素是指直径为1100nm而长度较大的现状材料，其高长径比和比表面积，增大了纳米纤维素与基体材料接触面积，是非常不错的增强材料。

2. 国内外研究现状分析

中国在20世纪90年代开始涉及水性聚氨酯这个技术，然而当时由于技术条件这个限制，所以在国内的发展规模很小，所以生产的量很少，当时水性聚氨酯主要用在皮革这些领域，到了21世纪的时候，水性聚氨酯的应用得到广泛应用，应用比较广泛的主要在涂料添加，増亮剂的掺入还有胶黏剂的使用方面。在最近几年的调查显示，无论是国内还是国外都将水性聚氨酯的研究作为重点来规划，不仅涉及水性聚氨酯的领域越来越多，随之产生的研究项目和科研机构也越来越多，特别是中国已经将水性聚氨酯的研究划入到国家的发展之中。目前对纳米纤维素的研究仍然处在起步阶段，纳米颗粒在聚合物中良好的分散是研究的主要问题。通过建立纳米力学模型和对聚合物-纳米颗粒界面性质的深刻理解能够指导并对聚合物纳米复合材料的力学性能进行优化，相信从植物细胞中制得的纳米颗粒在具有轻质、可降解、生物相容性好等特性的纳米复合材料领域中有着巨大的应用潜力和前景。目前最细的纳米纤维为单碳原子链，我国科学家已能制造出直径小于0.4nm的碳管，处于世界领先水平。

3. 研究的基本内容与计划

1.以木粉为原料采用机械法制备纤维素纳米纤丝。

2.以微晶纤维素为原料经硫酸催化水解法制得纤维素纳米晶体。

3.将两种方法制得的纳米纤维素作为增强剂增强双组份聚氨酯。

4. 研究创新点

双组份水性聚氨酯不能单独使用，只有在加入添加剂后才能获得所需的性能，在这种情况下，水性聚氨酯主剂和交联剂组成了双性体系，从而被称之为双组份水性聚氨酯。大多数双组份水性聚氨酯由含有NCO基团的预聚体与含有OH基团的预聚体组成，二者只有在使用时才混合，而且能够在室温下迅速反应形成交联结构，从而大大提高水性聚氨酯的性能。纳米纤维素的化学反应活性比纤维状的纤维素大得多，这主要是因为比表面积增大，小尺寸效应显现。同时，在制备过程中，大量的纤维素链段被破坏和断裂，使其表面存在着许多低分子量的链段和许多纤维素分子链的断裂点，具有很强的化学反应活性，经常被用于高效的纤维素化学改性。