摘 要

聚氨酯材料的应用是在1940年引入。近20年以来，聚氨酯涂料以其优异的综合性能在涂料工业中的重要性越来越突出。聚氨酯涂料的发展不仅仅是因为其具有极高的综合性能，还有它的研究价值，聚氨酯的制备反应属于逐步聚合反应，有较多研究价值。异氰酸酯原料及多异氰酸酯和羟基化合物等活性基团的不同，可合成各种各样的聚氨酯材料。聚氨酯材料在热、光、空气、氧和水的作用下，其制品变黄、发脆，性能下降，产生一系列老化降解，最后失去使用价值，因此聚氨酯材料的抗老化性能也越来越受重视。体系采用石墨烯和纳米二氧化硅两种材料，利用超声分散技术将氨基化改性的粉体石墨烯均匀分散到MDI中，将制备的纳米二氧化硅分散的多元醇中来制备聚氨酯材料，利用纳米材料高度的分散和遮蔽特性将有害光反射掉，通过以上两种方式来改善聚氨酯材的抗紫外老化性能，然后和传统抗紫外材料进行抗老化比较。

关键词：聚氨酯；抗紫外老化；石墨烯；纳米二氧化硅

Anti-UV aging of the polyurethane material

ABSTRACT

The application of polyurethane materials was introduced in 1940. For nearly 20 years, polyurethane coatings have become more and more important in the coatings industry with their excellent overall performance. The development of polyurethane coating is ZnOt only because of its high comprehensive performance, but also its research value, the preparation of polyurethane reaction is a gradual polymerization reaction, have more research value. Isocyanate materials and polyisocyanates and hydroxyl compounds and other reactive groups can be synthesized a variety of polyurethane materials. Polyurethane material in the heat, light, air, oxygen and water under the action of its products yellow, crisp, performance degradation, resulting in a series of aging degradation, and finally lose the use of value, so the anti-aging properties of polyurethane materials are more and more Attention. System using graphene and NaZnO-silica two materials, the use of ultrasonic dispersion techZnOlogy will be modified by the amine powder graphene evenly dispersed into the MDI, the preparation of NaZnO-silica dispersed polyol to prepare polyurethane materials, The use of NaZnO-materials, high degree of dispersion and shielding characteristics will be harmful light reflection, through the above two ways to improve the anti-UV aging properties of polyurethane, and then compared with the traditional anti-UV materials against aging.。

Key words：Polyurethane；Anti-UV aging；Graphene；NaZnO - silica

目录

1研究背景 - 1 -

1.1使用及研究现状 - 1 -

1.2老化机理 - 1 -

1.3主要因素-太阳光 - 1 -

2文献综述 - 2 -

2.1传统抗紫外老化体系 - 4 -

2.1.1光屏蔽剂在聚氨酯材料上的应用 - 4 -

2.1.2氧剂在聚氨酯材料上的应用 - 4 -

2.1.3紫外线吸收剂在聚氨酯材料上的应用 - 4 -

2.1.4研究实例 - 5 -

2.1.5结构改性 - 5 -

2.2石墨烯体系 - 6 -

2.3纳米二氧化硅体系 - 7 -

3实验部分 - 8 -

3.1 聚氨酯合成 - 8 -

3.1.1 多元醇的选择 - 8 -

3.1.2 异氰酸酯的选择 - 9 -

3.1.3 助剂的选择 - 9 -

3.1.4 合成条件选择 - 9 -

3.1.5 聚氨酯合成反应 - 10 -

3.2 加速老化实验 - 10 -

3.2.1 老化实验条件的确定 - 10 -

3.2.2 老化实验装置 - 11 -

4表征部分 - 11 -

4.1 聚氨酯的表征 - 11 -

4.2 抗氧剂聚氨酯的表征 - 12 -

4.4 石墨烯聚氨酯的表征 - 13 -

显微观察 - 13 -

红外光谱对照 - 13 -

低场核磁共振图谱 - 14 -

4.5 老化20h聚氨酯的对比 - 15 -

4.5.1 紫外吸收光谱 - 15 -

4.5.2 红外吸收光谱 - 15 -

4.6 老化40h聚氨酯的对比 - 16 -

4.6.1 紫外吸收光谱 - 16 -

4.6.2 红外吸收光谱 - 16 -

4.7 老化72h聚氨酯的对比 - 17 -

4.7.1紫外吸收光谱 - 17 -

4.7.2红外吸收光谱 - 17 -

4.8 老化96小时聚氨酯对比 - 18 -

4.8.1红外吸收光谱 - 18 -

4.9力学性能测试 - 18 -

4.10 不同老化时间颜色变化 - 19 -

结 论 - 20 -

参考文献 - 21 -

1研究背景

1.1使用及研究现状

材料料的质量除了取决于各项物理性能指标外，更主要的是耐候性，耐候性代表了该涂料的真正使用价值，是综合性能的表现。提高PU耐老化性能的研究，国内尚处于起步阶段，近年来才取得比较大的进展。每年都有数以亿计的用于维护和重新更换大部分因暴露在户外而老化的产品。因此提高PU涂料的抗老化性能也越来越受重视，国内外相关部门都进行了大量的研究 。

通常情况下，引起老化的因素主要是太阳光、紫外线辐射、温度和水分，其中太阳辐射是引起涂料老化的最主要因素。这些因素与二级因素，如空气污染物、生物现象和酸雨等相结合，共同作用就会加速老化 。聚氨酯材料的黄变是该类产品的一个重要问题，也是生产厂家和多元醇生产厂家急需解决的问题，不少海绵生产厂家，特别是一些高档海绵生产厂家都试图通过添加抗氧剂、光稳定剂来改善海绵的抗黄变性能，但收效并不显著。

1.2老化机理

聚氨酯材料在使用过程中发生降解，产物很复杂，研究表明，聚氨酯光分解的气体产物为：二氧化碳，一氧化碳，氢等。主要原因是分子中的氨酯基上的N-C键和C=O键因光的作用而断裂。聚氨酯在光氧化过程中明显地变黄，一般认为是生成了醌试基团。^[1] 聚氨酯老化变黄分为以下6个等级，按照GB/T1766—1995的规定，分为下列等级。