有机硅改性聚醚对提高聚氨酯涂料疏水性的研究

张鹏 黄日明

摘要：以甲苯二异氰酸酯、有机硅改性聚醚多元醇、1， 4-丁二醇为主要原料合成了系列的有机硅改性聚氨酯。红外光谱测试表明有机硅聚合物已被化学键嵌入聚四氢呋喃（PTMG）软段中及以改性PTMG为软段的聚氨酯分子链中。通过有机硅含量对涂膜性能的影响研究表明，适量有机硅的引入提高了固化涂膜的耐水性、粘结性和机械强度。

关键词：聚氨酯；有机硅改性；双组分

中图分类号：TQ324 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）09（b）-0000-00

前言

聚氨酯具有力学性能好、耐磨耗、耐油、耐撕裂、耐化学腐蚀、耐射线辐射、粘接性好等优异性能，是一种应用领域极其广泛的高分子材料。而有机硅具有无机Si-O键，而且有机硅氧烷的单分子体积大，内聚能密度低，这样将有机硅氧烷引入聚氨酯分子的主链或侧链上，可以提高产品的耐磨耐腐蚀等性能。同时它又具有-CH3等有机基团，接在硅上的-CH3等有机基团使之具有很低的表面张力、很强的憎水性。有机硅改性聚氨酯弹性体涂料的临界表面张力低，吸水性低，因此通过吸水而带入的灰尘就少，从而提高了涂膜的耐沾污性。另外，涂膜临界表面张力低、吸附污染物的能力也降低。涂膜拒水透气，防止霉菌和藻类对涂料和基材的侵蚀。

1 实验

1.1 原理

通过硅氢加成将硅烷水解中间体引入聚醚多元醇链主链或侧链中，将该改性聚醚多元醇与多异氰酸酯进行合成反应，形成聚硅氧烷聚醚为混合软段的含硅氧的异氰酸酯预聚物，该预聚物为甲组分与含固化剂或含羟基的其它树脂为乙组分，组成双组分涂料。

1.2 有机硅改性聚氨酯涂料的合成

1.2.1 主要原料

甲苯二异氰酸酯 （TDI80/20） 聚环氧丙烷二醇（PPG-1000）

甲基三乙氧基硅烷 氯铂酸

432醇酸树脂（羟值：60～80） 醋酸丁酯

1.2.2 合成工艺

含硅异氰酸酯预聚物：将计量的聚醚多元醇PPG、氯铂酸、醋酸丁酯加入反应釜中，滴加适量甲基三乙氧基硅烷水解中间体产物，通入氮气作为保护，100℃保温反应3h，再降温至90℃滴加计量的二异氰酸酯，控制-NCO/-OH摩尔比为1.1。

以醇酸树脂为乙组分，与含硅多异氰酸酯预聚体组成双组分涂料。

拉伸试样的制备：选取长200mm、宽120mm的玻璃板作为模具，将聚氨酯预聚物与乙组分混合均匀后注入其中，使玻璃板保持水平以保证固化后的膜厚度均匀，待固化完全后揭膜，制成拉伸试样。

2 结果与讨论

2.1有机硅对改性聚氨酯涂料性能的影响

就采用有机硅改性的双组分聚氨酯涂料，对照未添加有机硅的聚氨酯涂料做了性能对照，结果如表1所示。

从表1看出，有机硅改性聚氨酯在保证聚氨酯优异的力学性能的基础上，吸水率明显下降，说明有机硅改性较好的改善了聚氨酯涂料的疏水性能。

2.2 有机硅改性聚氨酯红外光谱分析

对有机硅改性聚氨酯涂料样品进行红外吸收光谱分析，如下图所示，图中吸收峰对应的官能团见表2。

从图中看出，除一些常规的聚氨酯中的官能团吸收峰外，出现的803.54 cm-1、865.22 cm-1 和1106.24cm-1为有机硅官能团的吸收峰，以及说明有机硅烷水解产物确实接入了聚醚软段中，参与了聚氨酯的合成反应。

3、结论

有机硅烷水解产物成功接枝聚醚，并参与了聚氨酯的合成反应，形成硅氧聚醚混合软段的弹性体涂料，硅氧烷链悬挂在聚氨酯主链上，有利于硅原子向表面迁移，改善聚氨酯的性能。从吸水率结果比对看出，有机硅改性聚氨酯比未改性聚氨酯涂料有更强的疏水性能，同时也保持了聚氨酯涂料优异的力学性能，在此基础上可进一步研发性能优异的聚氨酯防护涂料。

参考文献

[1] 赵富宽等.有机硅改性聚氨酯研究进展[J]. 弹性体，2004，14（2）：67-71

[2] 周世民等.聚醚改性有机硅表面活性剂的合成[J]. 精细石油化工，2011，28（3）：44-48

[3] 冯思静，高伟华.有机硅环氧复合改性聚氨酯防腐涂料的制备与性能研究[J]. 玻璃钢/复合材料，2014（2）：4-8