有機硅改性聚醚對提高聚氨酯涂料疏水性的研究

張鵬 黃日明

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

關鍵詞：聚氨酯；有機硅改性；雙組分

中圖分類號：TQ324 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）09（b）-0000-00

前言

聚氨酯具有力學性能好、耐磨耗、耐油、耐撕裂、耐化學腐蝕、耐射線輻射、粘接性好等優異性能，是一種應用領域極其廣泛的高分子材料。而有機硅具有無機Si-O鍵，而且有機硅氧烷的單分子體積大，內聚能密度低，這樣將有機硅氧烷引入聚氨酯分子的主鏈或側鏈上，可以提高產品的耐磨耐腐蝕等性能。同時它又具有-CH3等有機基團，接在硅上的-CH3等有機基團使之具有很低的表面張力、很強的憎水性。有機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，防止霉菌和藻類對涂料和基材的侵蝕。

1 實驗

1.1 原理

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

1.2 有機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） 聚環氧丙烷二醇（PPG-1000）

甲基三乙氧基硅烷 氯鉑酸

432醇酸樹脂（羥值：60～80） 醋酸丁酯

1.2.2 合成工藝

含硅異氰酸酯預聚物：將計量的聚醚多元醇PPG、氯鉑酸、醋酸丁酯加入反應釜中，滴加適量甲基三乙氧基硅烷水解中間體產物，通入氮氣作為保護，100℃保溫反應3h，再降溫至90℃滴加計量的二異氰酸酯，控制-NCO/-OH摩爾比為1.1。

以醇酸樹脂為乙組分，與含硅多異氰酸酯預聚體組成雙組分涂料。

拉伸試樣的制備：選取長200mm、寬120mm的玻璃板作為模具，將聚氨酯預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 結果與討論

2.1有機硅對改性聚氨酯涂料性能的影響

就采用有機硅改性的雙組分聚氨酯涂料，對照未添加有機硅的聚氨酯涂料做了性能對照，結果如表1所示。

從表1看出，有機硅改性聚氨酯在保證聚氨酯優異的力學性能的基礎上，吸水率明顯下降，說明有機硅改性較好的改善了聚氨酯涂料的疏水性能。

2.2 有機硅改性聚氨酯紅外光譜分析

對有機硅改性聚氨酯涂料樣品進行紅外吸收光譜分析，如下圖所示，圖中吸收峰對應的官能團見表2。

從圖中看出，除一些常規的聚氨酯中的官能團吸收峰外，出現的803.54 cm-1、865.22 cm-1 和1106.24cm-1為有機硅官能團的吸收峰，以及說明有機硅烷水解產物確實接入了聚醚軟段中，參與了聚氨酯的合成反應。

3、結論

有機硅烷水解產物成功接枝聚醚，并參與了聚氨酯的合成反應，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。從吸水率結果比對看出，有機硅改性聚氨酯比未改性聚氨酯涂料有更強的疏水性能，同時也保持了聚氨酯涂料優異的力學性能，在此基礎上可進一步研發性能優異的聚氨酯防護涂料。

參考文獻

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