1  引言

在20世纪30年代，聚氨酯首先由德国Otto Bayer 合成，制得了硬质泡沫塑料等聚氨酯制品[1]。随后，聚氨酯工业在西方发达国家迅速发展，如今，西方发达国家已经从成熟发展阶段转入创新发展阶段。亚洲地区发展迅猛，许多的跨国化工企业已经开始将自己的业务重点和研发中心转移到了亚洲地区[2]。而中东地区尚处于起步阶段，发展还不够成熟。总而言之，中国的聚氨酯工业近十几年来发展迅速，目前有多家中外企业进入聚氨酯行业，相信未来，中国将是世界最大的PU制品生产国和消费国[3]。

聚氨酯的合成原料多种多样，分子结构又具有可调性，还有诸多优异的性能，因而自出现以来就成为了最重要的工程聚合物之一[4]，被广泛应用于汽车制造、冰箱制造、交通运输、土木建筑、鞋类、合成革、织物、机电、石油化工、矿山机械、航空、医疗、农业等许多领域[19]，但是，聚氨酯在有氧和加热条件下，会产生毒性烟雾和刺激性物质，不仅污染环境，还会对人体造成危害[5]。

聚氨酯弹性体的种类有很多，化学结构也十分复杂，聚氨酯链拥有独特的软硬链段交替结构[6,7]，其中，聚氨酯链段的硬链段主要由二异氰酸酯和扩链剂组成，软链段则由大分子多元醇构成，不同的柔性链段与刚性链段的比例、连接和排列方式，导致聚氨酯整体性能的差异。聚氨酯弹性体中的硬段对模量、硬度和撕裂强度有特殊的作用，而软段则主要影响制品的弹性及低温性能。正是这种特殊结构的存在，导致聚氨酯拥有许多许多特殊的性能：1.其弹性模量介于一般橡胶和塑料之间，拥有较高的弹性和强度；2.硬度范围广；3.有着优异的耐磨性；4.耐油耐溶剂性好；5.耐水性较好；6.生物相容性和抗血凝性好；7.耐低温性能好[8]。

但随着科技的发展，对聚氨酯性能的要求也越来越高[9]，纯粹的聚氨酯已经无法满足市场的需要，聚氨酯复合材料应运而生。复合材料作为一种特殊材料，综合了两种以上材料的优异性能，弥补了材料间的缺陷。无机/有机聚合物体系，将有机材料的韧性、延展性、弹性和无机材料的硬度和热稳定性有效的结合起来[10]。无机粒子作为填料，可以提高聚氨酯树脂的抗冲击性、耐磨性等力学性能，弥补有机基体材料自身的不足。但是，无机粒子分散性的好坏及无机填料和有机基体间的界面作用在很大程度上影响复合材料的综合性能。由于无机粒子粒径较小，具有较高的表面能，在聚氨酯基体的分散过程中易发生团聚，导致分散不均匀[11]。纳米复合材料分散相的分散均匀性是指纳米颗粒在复合材料基质中的均一性， 分散相在基质中分散的不均匀会导致纳米复合材料局部应力集中, 不能保证纳米复合材料性能的一致性[13]。有效的分散方法可以避免无机粒子的团聚问题，如何彻底解决粒子团聚问题，使无机粒子单分散，是一个亟待解决的问题[14]。

本文选用KNO3微粒作为无机填料，进行KNO3微粒在聚氨酯中分散性的研究，并对产品进行表征。研究了分散方法、填料比和填料粒径对填料在聚合物中分散的影响，为更好地解决该类材料的工程化应用过程的物料分散问题和表征方法提供实验证据。

1．1  研究目的和意义

1.1.1  研究目的

本研究旨在探究KNO3微粒在聚氨酯树脂基体中的分散性，根据现有的条件，选用不同粒径和填料比，采用机械法和溶剂捏合法制备KNO3/聚氨酯复合材料， 并对最终产品进行表征，通过对比实验数据，研究分散方法、填料比和填料粒径对KNO3微粒在聚氨酯树脂中分散性的影响，为量化表征方法的提出提供数据支持。