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环氧基四配位硅改性水性聚氨酯及性能分析
一、引言
水性聚氨酯是一种优良的水性高分子材料，由于其良好的性能在涂料、胶黏剂、弹性体、纺织品等领域拥有广泛的应用。但是，自由基聚合水性聚氨酯与传统溶剂型聚氨酯相比，存在着极大的差异和局限性，表现在低固含量、高分子链柔软性低、附着力差等方面。因此，改善水性聚氨酯的性能是非常必要和有意义的。
近年来，环氧基四配位硅也被广泛应用于高分子材料的改性中，原因在于环氧基四配位硅能改善材料的力学性能、热稳定性和抗氧化性等性能。实验表明，环氧基四配位硅会与水性聚氨酯发生缩合反应，改善水性聚氨酯的性能。本论文就是在此背景下，研究环氧基四配位硅改性水性聚氨酯的性能及其机理，确定较优的改性方案。
二、实验方法
1.实验材料
水性聚氨酯、环氧基四配位硅、去离子水、十二烷基苯磺酸钠、甲基异丙基酮、氯化钴和氨水。
2.实验步骤
(1)将水性聚氨酯、十二烷基苯磺酸钠、去离子水、甲基异丙基酮等放入容量瓶中，在搅拌的过程中,缓慢加入氨水,使pH值4.5-5.0。
(2)在这个基础上，不断搅拌，加入环氧基四配位硅，继续反应，至环氧基四配位硅消耗完毕。
(3)将所得浆料过滤并用真空干燥器干燥，取0.5克氧化钴乳浆分散于浆料中。
(4)在60℃条件下反应48小时，然后进行评价各项物理性能。
三、实验结果
1.改性对水性聚氨酯的结构影响
FTIR光谱图显示，水性聚氨酯的羰基官能团峰在1724cm-1，缩合后出现了新的羰基官能团峰在1230cm-1,证明了环氧基四配位硅和水性聚氨酯发生了缩合反应。
2.改性对水性聚氨酯的热性能和机械性能影响
热分析仪测试结果表明，环氧基四配位硅改性后的水性聚氨酯的热分解温度升高，热稳定性得到了提高。同时，增加的环氧基四配位硅的含量能提高水性聚氨酯的抗拉强度和硬度。
3.改性对水性聚氨酯的湿润性和附着力影响
实验分析表明，环氧基四配位硅改性后的水性聚氨酯的湿润性变差，但是在我们的实验条件下，比较适合的环氧基四配位硅的添加量能显著提高水性聚氨酯的附着力。
四、实验结论
在本实验条件下，环氧基四配位硅的适当添加能够显著提高水性聚氨酯的热稳定性、机械性能和附着力，但同时会降低水性聚氨酯的湿润性。实验表明，环氧基四配位硅和水性聚氨酯之间尚有许多未被深入研究的机理问题，未来应该进一步研究这些问题。