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水性聚氨酯具有安全环保,不易燃烧,出色的弹性、柔韧性、附着力等优点,常被用来代替溶剂型聚氨酯材料应用于涂料,粘合剂,弹性体,柔性和刚性泡沫,印刷油墨等领域。然而,单一的水性聚氨酯材料性能不佳,主要表现为机械强度低,耐水性差,易热降解,固化成膜速率慢等。为改善水性聚氨酯材料的综合性能、扩大其应用领域,需对水性聚氨酯进行改性。本课题采用多壁碳纳米管与纳米氧化锑锡两种无机纳米颗粒对水性聚氨酯进行改性,制备出了均一分散,性能稳定的水性聚氨酯/多壁碳纳米管与水性聚氨酯/纳米氧化锑锡两种纳米复合材料。第一部分,采用羟基共缩聚方法制备出一系列新型且共价相连的水性聚氨酯/有机硅/多壁碳纳米管(WPU/Si/MWCNT)纳米复合乳液。采用氧化过程与还原过程对作为无机填料的多壁碳纳米管进行改性,使其表面羟基化。3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)被接枝到聚氨酯分子链,其可在乳化阶段发生水解反应产生硅醇基团。同时,硅烷醇基团可以与改性MWCNT表面上的羟基缩合,在改性MWCNT和APTES嵌入的PU基体之间产生共价键。结果表明,与未改性WPU相比,采用APTES和MWCNT改性的WPU/Si/MWCNT复合薄膜具有出色的耐水性,高热稳定性和优异的机械性能。第二部分,采用γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(MPS)对纳米氧化锑锡(ATO)颗粒进行表面改性,使其表面负载不饱和碳碳双键(C=C)。丙烯酸-2-羟乙酯(HEA)被接枝到PU分子链上,其可在PU分子主链引入C=C。在UV照射下,ATO表面的C=C与PU基体中的C=C之间可以发生自由基聚合反应,在固化过程中实现化学相连。TGA结果表明改性ATO颗粒表面MPS含量大致为12.6wt.%。通过调节HEA的比例以及ATO的含量,可以有效的改变WPU与WPU/ATO薄膜的交联密度与各项性能。当HEA比例为0.8时,WPU-0.2薄膜凝胶含量为83.33%,表现出很高的交联密度。当ATO含量从1%增加至8%,复合薄膜的硬软段降解温度分别从315℃增加至339℃以及从400℃增加至411℃,水中溶胀率从5.06%下降至3.36%,表面自由能从39.0mN/m下降至30.8mN/m,拉伸强度从14.4MPa增加至21.9MPa,此外,由于ATO纳米颗粒对可见光的高透过率以及对红外辐射的阻隔效应导致WPU/ATO薄膜在保持较高透明性的同时兼具优良的隔热保温性能。