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水性聚氨酯(WPU)以水为分散介质,具有绿色环保,安全可靠,综合性能优异等优点而被广泛应用于涂料,胶黏剂等领域。但与传统溶剂型聚氨酯相比,水性聚氨酯在热学、力学及耐水性能等方面仍有所欠缺。针对上述问题,本课题分别将氧化石墨烯和碳纳米管进行有机改性并引入至水性聚氨酯中,制备了水性聚氨酯/氧化石墨烯碳纳米管纳米复合乳液。并重点研究了纳米复合膜的力学,电学等性能。具体研究内容如下:1.氧化石墨烯水分散液是由改进的Hummers法制备,随后以2-氨基-4-羟基-6-甲基嘧啶(MIS)为改性剂,通过1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC·HCL)活化羧基制得MIS改性氧化石墨烯(MGO)分散液;并在水性聚氨酯预聚体乳化过程中引入MGO分散液制备水性聚氨酯/MIS改性氧化石墨烯(WPU/MGO)纳米复合乳液。系统地研究了GO及MGO对纳米复合膜的力学性能,热性能和耐水性的影响。SEM分析表明MGO可以在WPU中均匀分散,MGO的引入能显著提高WPU的力学性能,热稳定性和耐水性,当MGO含量为1 wt%时,拉伸强度为58.02 MPa,杨氏模量为49.65MPa,断裂伸长率为829%(相比于WPU分别提高了204%、263%和5%);最快分解速率温度从WPU的318℃提升至344℃,吸水率从23%下降到7%。2.对羧基化碳纳米管进行EDC/NHS改性,然后同水性聚氨酯进行复合制备水性聚氨酯/NHS改性碳纳米管(WPU/NTNMC)纳米复合乳液。系统地研究了NTNMC对纳米复合乳液粒径,复合膜的机械性能、耐水性能、透光性能、热性能以及导电性能的影响。实验结果表明,当NTNMC8含量为5 wt%时,SEM表明NTNMC8在WPU基体中的分散性较好,复合膜的拉伸强度为45.75 MPa,杨氏模量为18.35 MPa,断裂伸长率为805%(相比于WPU分别提高了145%、152%和13%);复合涂层表面电导率随着NTNMC8含量的增加而不断提高,其中NTNMC8的最高添加量可达到50 wt%,对应的电导率为1.37×10~-11 S/cm。3.使用EDC/NHS对氧化石墨烯进行改性并同水性聚氨酯共混、还原,制得水性聚氨酯/石墨烯(WPU/NrGO)纳米复合乳液;将这种乳液同水性聚氨酯/羧基化碳纳米管(WPU/TNMC)纳米复合乳液进行共混,制得石墨烯/碳纳米管双重改性水性聚氨酯(WPU/TNMC8-NrGO)纳米复合乳液。并系统地研究了不同含量的石墨烯/碳纳米管对纳米复合乳液粒径,复合膜的机械性能,热性能和导电性能的影响。实验结果表明,当TNMC8-NrGO的含量为5 wt%时,SEM分析表明纳米复合膜中两种纳米填料形成了三维立体结构,纳米复合膜的力学,热性能均得到显著提升,复合膜的杨氏模量约为68.12MPa,最大拉伸强度约为58.62 MPa,断裂伸长率约为905%(相比于WPU分别提高了219%、159%和12%)。复合涂层表面电导率随着TNMC8-NrGO含量的增加而不断提高,当TNMC8-NrGO的含量达到50wt%时,纳米复合膜的电导率达到1.96×10~0 S/cm;纳米填料单体TNMC8-NrGO的电导率约为NTNMC8的5.62倍。本课题主要探究了在水相中对两种不同的碳纳米材料(氧化石墨烯和碳纳米管)的功能化修饰、并与水性聚氨酯进行复合制备了高性能水性聚氨酯/功能化碳纳米复合乳液,所制备的三种水性聚氨酯/功能化碳纳米复合膜具有优异的力学及电学性能,均具有一定的实际应用价值。