导　　师： 马国富;雷自强

学科专业： G0305

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 西北师范大学

摘　　要： 土地荒漠化、沙漠化是全世界面临的一个长期的问题,是我国当前面临的最为严重的生态问题之一,也是我国生态环境建设的重点和难点。土地沙化是生态环境恶化,沙区人民生活贫困,给地方乃至国民经济和社会可持续发展造成了极大危害,成为地区和国家发展的严重障碍。因此进行防风、固沙研究,对改善地区环境,国民经济发展具有重要现实意义。水性聚氨酯(WPU)无毒、不燃和无污染、粘结力强,并且以水为分散介质,避免了有机溶剂对环境造成的危害,是大力发展的一类环保型高分子材料。但是水性聚氨酯的力学性能和热稳定性较差,故有必要通过改性研究以改善其性能。添加纳米粒子是一种改善和提高水性聚氨酯性能的有效方法之一。本论文对水性聚氨酯用黏土纳米粒子进行改性,合成了一种高强度和良好环境适应性的环保固沙剂乳液,通过测试分析乳液的粘度、粒径、材料的力学性能、热稳定性、抗压强度、保水性能,开发了一种新型环保的聚氨酯乳液固沙剂,结合自然界广泛存在的黄土,将其用于防风固沙,可兼顾工程固沙、化学固沙和生物固沙,具有良好的应用前景。主要内容如下:<br>　　1.通过原位聚合法制备了一种新型的水性聚氨酯/凹凸棒纳米复合材料,将化学改性的功能化凹凸棒作为交联剂引入预聚体中。凹凸棒纳米粒子的引入使得水性聚氨酯/凹凸棒纳米复合材料的力学性能和热学得到很大程度的提高。XR D和SEM分析表明,添加适量AT-NCO能够改善在WPU中的相容性和结构形态,所得WPU/AT纳米复合材料的初始分解温度由234上升到253℃,拉伸强度由12.13上升到33.47 MPa,杨氏模量由0.37上升到0.53 GPa。<br>　　2.通过原位聚合法制备了一种新型的水性聚氨酯/黄土复合材料,将改性的功能化黄土作为交联剂引入预聚体中。黄土纳米粒子的引入使得水性聚氨酯/黄土纳米复合材料的力学性能和热学得到很大程度的提高。XRD和SEM分析表明,添加适量Loess-NCO能够改善在WPU中的相容性和结构形态,所得WPU/Lo-ess复合材料的初始分解温度由234上升到241℃,拉伸强度由12.13上升到25.48 MPa,杨氏模量由0.37上升到0.48 GPa。<br>　　3.将制备的新型水性聚氨酯纳米复合材料固沙剂,结合来源广泛的天然黄土进行复配,并对其乳液性能、固沙剂的抗压强度和保水性能进行了研究。粘度测试表明乳液稳定,易于喷洒;抗压强度测试表明,该固沙材料能使分散的沙土黏结成不易破碎的稳定体,抗压强度值达到3.08 MPa和2.61 MPa;保水性能测试表明,该固沙剂能有效降低沙土水分的损失,有利于植物生长,是一种成本较低、水溶性好(利于稀释喷洒使用)、固化后抗压强度高、环境友好的化学固沙剂。

关 键 词： 水性聚氨酯 黏土基改性 固沙材料 纳米复合材料 性能研究

分 类 号： [TQ323.8 S288]

领　　域： [化学工程] [农业科学] [农业科学]