试析有机硅改性聚氨酯涂饰剂的制备及应用

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1、陕西科技大学硕士学位论文有机硅改性聚氨酯涂饰剂的制备及应用姓名：樊小景申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：沈一丁20070401有机硅改性聚氨酯涂饰剂的制备及应用摘要在催化剂二月桂酸二丁基锡和少量助溶剂作用下，以聚合物多元醇、异氰酸酯、N，N．二甲基甲酰胺(DMF)、羟基硅油(HPMS)、亲水性扩链剂N一甲基二乙醇胺(MDEA)、中和剂硫酸二甲酯、扩链剂三羟甲基丙烷(TMP)为主要原料，合成了一系列自乳化羟基硅油改性聚氨酯水乳液，还利用流延成膜法制各了一系列羟基硅油改性聚氨酯胶膜。并将所得乳液在皮革涂饰

2、中进行应用。采用红外光谱(FT-IR)、凝胶渗透色谱(GPC)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和示差扫描量热仪(DSC)对其结构、形态和热性能进行了表征。研究了w(MDEA)、n(NCO)／n(OH)、产品pH、w(HPMS)对乳液稳定性的影响，讨论了羟基硅油改性聚氨酯胶膜力学性能、耐介质性、热性能及相容性的影响因素，还对涂饰革的物化性能进行了测试。研究结果表明：(1)HPMS／PU乳液的较佳制备配方为：n(NC0)／n(0H)=2．2，面。(PTMG)=1000，W(TMP)=3％，W(MDEA)=

3、7％，W(HPMS)=I5％，一M．(HPMS)=14220，pH值为6．0～7．0。(2)随着w(MDEA)的增加，产品pH的增大，n(NCO)／n(OHl的降低，乳液稳定性增加，但若pH过高时，则不利于乳液的稳定性。(3)膜的拉伸强度和弹性模量与n(NCO)／n(OH)和w(TMP)基本呈正比关系，与w(MDEA)成反比，断裂伸长率相反。但当w(TMP)>3％后，胶膜的力学性能变差。与P1和P12系列膜相比，P2系列膜的拉伸强度和弹性模量较低。当w(TMP)=3．0％，w(MDEA)=7．0％，n(NCO

4、)／n(OH)=2．2时，P1／AR胶膜的拉伸强度(O)和弹性模量(E)可达33．8MPa。(4)IPDI制得的脂肪族聚氨酯胶膜较柔软，强度较差，但其耐碱盐性较好，而TDI型芳香族聚氨酯胶膜较刚硬，强度较好，耐乙醇、醋酸性较差；PTMG分子量越大，耐介质性越差。且随着w(MDEA)的降低，w(TMP)的增加，胶膜的耐介质性提高。但w(TMP)有一定限度，过大会影响乳液的稳定性。(5)羟基硅油的加入削弱了胶膜的力学强度，但赋予了胶膜优异的耐水性和耐介质性。DSC测试结果表明，有机硅的加入增加了产品的应用范围。(

5、6)HPMS／PU乳液的TEM图表明，纯PU乳液的粒径很小，HPMS的加入使乳液粒径增加，而且随w(HPMS)的增加，乳液粒径逐渐变大。当羟基硅油用量大于15％时，乳液颗粒问相互粘附，且由于分子链具有较强的疏水性，乳液的稳定性在一定程度上受到影响。(7)PU和PUHS胶膜表面的SEM图表明羟基硅油改性聚氨酯胶膜表面相对平整、光滑，且具有较高的光泽。PU和PUHS胶膜断面的SEM图亦表明，但当w(HPMS)>15％时，相分离现象随着w(HPMS)的增加而越来越明显。这是由于羟基硅油与聚氨酯的物理化学性质相差很大

6、，很难相容，过量的羟基硅油会导致两相分离的加剧。(8)经HPMS／PU涂饰的革，光泽手感以及机械强度都有所提高，涂层耐干湿擦性能良好，憎水性得到改善。关键词：聚氨酯，羟基硅油，性能，涂饰IITHEPREPARATIoNANDAPPLICATIONoFoRGANoSILICoNEMODIFIEDPOLYURETHANEASFINISHINGAGENTABSTRACTWiththeactionofcatalystTBDTLandalittlecosolvent．aseriesofself-emulsifyingh

7、ydroxyl-terminatedpolydimethylsiloxane(HPMS)basedpolyurethane(PU)emulsionweresuccessfullypreparedbyreactingisocyanate，polymericpolylol，HPMSanddimethylsulfate(DS)withN．methyldiethanolamine(MDEA)aschainextenderandtrimethylolpropane(TMP)ascrosslinker．Thesoluti

8、onswerethencastintomembranesnamedasPUHS．Inaddition，emulsionwereappliedinleatherfinishing．Theirstructure，morphologyandheatperformancewerecharacterizedbyFouriertransforminfaredspectrometer(FT-IR)，gelperm