文 献 综 述

1.1 引言

水性聚氨酯( WPU)因以水为介质，具有无毒、无污染、价廉等优点，已被广泛应用于涂料、粘合剂、塑料、橡胶、纤维和皮革涂饰剂等领域。WPU制备过程中亲水性基团的引人导致制备的涂层易吸潮，疏水性差，热学、力学等性能欠缺。因此，需对其改性处理，WPU常见改性方法分为有机改性与无机改性。目前，国内外对于有机改性主要集中在环氧树脂改性、丙烯酸酯改性、有机硅改性以及有机氟改性，而无机改性主要集中在无机纳米粒子改性。纳米粒子具有尺寸小、比表面积大的优点，能够产生量子效应和表面效应，制得的纳米复合材料较常规复合材料具有更优异的物理性能与力学性能。国内近期已有石墨烯对WPU改性的研究，研究者认为石墨烯的加入，可从力学性能、表面性能、耐热性、导电性以及电磁屏蔽等方面赋予已具有优异性能的聚氨酯更多的功能化性质，使聚氨酯的应用领域更加广泛。鉴于MXene与石墨烯具有相似的化学结构，并且其表面也含有丰富的羟基、羧基、环氧等基团，本课题借鉴石墨烯改性WPU方法用MXene对其进行改性。

1.1.1 MXene的研究进展

二维晶体材料可分为石墨烯基材料和类石墨烯材料两大类。大部分的二维晶体材料是通过化学刻蚀或机械剥离等方法剥离层间结合力较弱（范德华力）的三维层状前驱物得到的，而剥离层间结合力较强的三维层状化合物似乎是不可能的。但是，2011年Naguib和Barsoum等利用氢氟酸(HF)选择性刻蚀掉三维层状化合物Ti₃AlC₂中的Al原子层得到具有类石墨烯结构的二维原子晶体化合物Ti₃C₂；2012年他们采用同样的方法刻蚀若干与Ti₃AlC₂具有类似结构的陶瓷材MAX相，成功的制备出了二维过渡金属碳化物或碳氮化物。这种具有类石墨烯结构的新型二维晶体化合物被命名为 MXene。MXene具有和石墨烯类似的结构。化学式为M_{n 1}X_n，其中n=1、2、3，M为早期过渡金属元素，X为碳或氮元素。这一类材料具有优异的力学、电子、磁学等性能，在储能、电子、润滑等领域具有重要的应用价值。

1.1.2聚氨酯研究进展

聚氨酯(PU)是带有氨基甲酸酯(-NHCOO-)特征基团的高分子聚合物的统称，是氨基甲酸的脂类或碳酸的酯-酰胺类衍生物。通常聚氨酯的制备主要有两种原料，一种是二或多异氰酸酯，起着硬段的作用，另一种是聚醚或聚酯二醇，起着软段的作用，两种原料聚合反应即得聚氨酯。聚氨酯以其软硬段可调节，合成原料种类繁多成为综合性能优秀的合成树脂。同时由于合成聚氨酯的条件温和，方法很多，配方可控性比较强等特点，可广泛应用于涂料，胶黏剂，泡沫塑料及弹性体等方面，成为人们口常生活衣食住行不可缺少的材料。

1.1.3水性聚氨酯研究进展

水性聚氨酯(WPU)是以水为分散介质形成的不含或含有少量有机溶剂的二元胶态体系。水性聚氨酯涂料具有无毒无臭无污染、不易损伤被涂饰表面、易改性等优点，在木器、汽车、建筑涂料、石油管道和储罐防腐蚀涂层等许多领域得到广泛应用对水性聚氨酯改性或添加助剂可以制备出特殊物理和化学性质的功能性水性聚氨酯涂料，从而扩大水性聚氨酯涂料的应用范围，满足人们在生产和生活方面对水性涂料的不同需求。

1.2 阴离子型水性聚氨酯概述