張鵬 黃日明

摘要：以甲苯二異氰酸酯、有機(jī)硅改性聚醚多元醇、1， 4-丁二醇為主要原料合成了系列的有機(jī)硅改性聚氨酯。紅外光譜測(cè)試表明有機(jī)硅聚合物已被化學(xué)鍵嵌入聚四氫呋喃（PTMG）軟段中及以改性PTMG為軟段的聚氨酯分子鏈中。通過(guò)有機(jī)硅含量對(duì)涂膜性能的影響研究表明，適量有機(jī)硅的引入提高了固化涂膜的耐水性、粘結(jié)性和機(jī)械強(qiáng)度。

關(guān)鍵詞：聚氨酯；有機(jī)硅改性；雙組分

中圖分類號(hào)：TQ324 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）09（b）-0000-00

前言

聚氨酯具有力學(xué)性能好、耐磨耗、耐油、耐撕裂、耐化學(xué)腐蝕、耐射線輻射、粘接性好等優(yōu)異性能，是一種應(yīng)用領(lǐng)域極其廣泛的高分子材料。而有機(jī)硅具有無(wú)機(jī)Si-O鍵，而且有機(jī)硅氧烷的單分子體積大，內(nèi)聚能密度低，這樣將有機(jī)硅氧烷引入聚氨酯分子的主鏈或側(cè)鏈上，可以提高產(chǎn)品的耐磨耐腐蝕等性能。同時(shí)它又具有-CH3等有機(jī)基團(tuán)，接在硅上的-CH3等有機(jī)基團(tuán)使之具有很低的表面張力、很強(qiáng)的憎水性。有機(jī)硅改性聚氨酯彈性體涂料的臨界表面張力低，吸水性低，因此通過(guò)吸水而帶入的灰塵就少，從而提高了涂膜的耐沾污性。另外，涂膜臨界表面張力低、吸附污染物的能力也降低。涂膜拒水透氣，防止霉菌和藻類對(duì)涂料和基材的侵蝕。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原理

通過(guò)硅氫加成將硅烷水解中間體引入聚醚多元醇鏈主鏈或側(cè)鏈中，將該改性聚醚多元醇與多異氰酸酯進(jìn)行合成反應(yīng)，形成聚硅氧烷聚醚為混合軟段的含硅氧的異氰酸酯預(yù)聚物，該預(yù)聚物為甲組分與含固化劑或含羥基的其它樹(shù)脂為乙組分，組成雙組分涂料。

1.2 有機(jī)硅改性聚氨酯涂料的合成

1.2.1 主要原料

甲苯二異氰酸酯 （TDI80/20） 聚環(huán)氧丙烷二醇（PPG-1000）

甲基三乙氧基硅烷 氯鉑酸

432醇酸樹(shù)脂（羥值：60～80） 醋酸丁酯

1.2.2 合成工藝

含硅異氰酸酯預(yù)聚物：將計(jì)量的聚醚多元醇PPG、氯鉑酸、醋酸丁酯加入反應(yīng)釜中，滴加適量甲基三乙氧基硅烷水解中間體產(chǎn)物，通入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)，100℃保溫反應(yīng)3h，再降溫至90℃滴加計(jì)量的二異氰酸酯，控制-NCO/-OH摩爾比為1.1。

以醇酸樹(shù)脂為乙組分，與含硅多異氰酸酯預(yù)聚體組成雙組分涂料。

拉伸試樣的制備：選取長(zhǎng)200mm、寬120mm的玻璃板作為模具，將聚氨酯預(yù)聚物與乙組分混合均勻后注入其中，使玻璃板保持水平以保證固化后的膜厚度均勻，待固化完全后揭膜，制成拉伸試樣。

2 結(jié)果與討論

2.1有機(jī)硅對(duì)改性聚氨酯涂料性能的影響

就采用有機(jī)硅改性的雙組分聚氨酯涂料，對(duì)照未添加有機(jī)硅的聚氨酯涂料做了性能對(duì)照，結(jié)果如表1所示。

從表1看出，有機(jī)硅改性聚氨酯在保證聚氨酯優(yōu)異的力學(xué)性能的基礎(chǔ)上，吸水率明顯下降，說(shuō)明有機(jī)硅改性較好的改善了聚氨酯涂料的疏水性能。

2.2 有機(jī)硅改性聚氨酯紅外光譜分析

對(duì)有機(jī)硅改性聚氨酯涂料樣品進(jìn)行紅外吸收光譜分析，如下圖所示，圖中吸收峰對(duì)應(yīng)的官能團(tuán)見(jiàn)表2。

從圖中看出，除一些常規(guī)的聚氨酯中的官能團(tuán)吸收峰外，出現(xiàn)的803.54 cm-1、865.22 cm-1 和1106.24cm-1為有機(jī)硅官能團(tuán)的吸收峰，以及說(shuō)明有機(jī)硅烷水解產(chǎn)物確實(shí)接入了聚醚軟段中，參與了聚氨酯的合成反應(yīng)。

3、結(jié)論

有機(jī)硅烷水解產(chǎn)物成功接枝聚醚，并參與了聚氨酯的合成反應(yīng)，形成硅氧聚醚混合軟段的彈性體涂料，硅氧烷鏈懸掛在聚氨酯主鏈上，有利于硅原子向表面遷移，改善聚氨酯的性能。從吸水率結(jié)果比對(duì)看出，有機(jī)硅改性聚氨酯比未改性聚氨酯涂料有更強(qiáng)的疏水性能，同時(shí)也保持了聚氨酯涂料優(yōu)異的力學(xué)性能，在此基礎(chǔ)上可進(jìn)一步研發(fā)性能優(yōu)異的聚氨酯防護(hù)涂料。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙富寬等.有機(jī)硅改性聚氨酯研究進(jìn)展[J]. 彈性體，2004，14（2）：67-71

[2] 周世民等.聚醚改性有機(jī)硅表面活性劑的合成[J]. 精細(xì)石油化工，2011，28（3）：44-48

[3] 馮思靜，高偉華.有機(jī)硅環(huán)氧復(fù)合改性聚氨酯防腐涂料的制備與性能研究[J]. 玻璃鋼/復(fù)合材料，2014（2）：4-8