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本研究合成了阴离子型和非离子型水性含硅聚氨酯乳液,同时合成了酯溶性含硅聚氨酯改性聚丙烯酸酯,并对产物的结构与性能进行表征和测试。
以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)、1,4-丁二醇(1,4-BDO)和端羟基硅油(PDMS-OH)为主要原料,分别采用聚醚二元醇N220和N210,合成了两种阴离子型含硅聚氨酯IWPU—N220和IWPU—N210乳液。分别考察了WN220(PDMS-OH占N220与PDMS—OH的质量比)和WN210(PDMS-OH占N210与PDMS—OH的质量比)对IWPU—N220和IWPU—N210结构及性能的影响。研究结果表明,两种IWPU树脂中,PDMS—OH链段与氨基甲酸酯形成了嵌段共聚结构。IWPU-N220和IWPU—N210树脂的吸水率均随着WN220与WN210的增加而降低,而它们的乳液粘度先降低后增加。IWPU—N220乳液的粒径随着WN20的增大呈先减小后增加的趋势,乳胶粒粒径呈单峰分布,且分布变窄；而IWPU-N210乳液的粒径随着WN210的增大呈先增加后减小再增加的趋势,乳胶粒粒径分布由双峰变为单峰,且分布变窄。IWPU-N220和IWPU-N210树脂的Tg在WN220和WN210均小于50％时基本保持不变,而当WN220和WN210均大于50％时,它们的Tg明显增加。两种IWPU树脂的热分解过程均呈现为三段,且每段的最大分解速率温度随着WN220和WN210的增加变化程度不同。WN220的增加对IWPU-N220树脂的起始分解温度影响较小,而WN210的增加对IWPU-N210树脂的起始分解温度影响较大。
采用聚乙二醇(PEG1000)为亲水扩链剂,以甲苯二异氰酸酯(TDI)、端羟基硅油(QLS-203)、聚醚二元醇(N210)为主要原料制备了非离子型含硅聚氨酯(NWPU)乳液。研究了QLS-203用量对乳液稳定性以及NWPU树脂结构与性能的影响。结果表明,QLS-203已引入到NWPU链段结构中。随着QLS-203用量的增加,NWPU乳液稳定性变差,其粘度增加,同时粒径先增大后减小。NWPU结构中引入QLS-203结构能够提高NWPU树脂的耐热性,且当QLS-203用量为单体总量的15wt％时,NWPU乳液稳定性及其树脂耐热性最好。随着OLS-203的用量增加,NWPU树脂中硬段及PEG链段结晶速率加快,且Tg提高。NWPU树脂的结晶与熔融温度也受到QLS-203用量的影响。
以分子量不同的PDMS-OH(分子量:1000、2000、4000)、IPDI、丙烯酸羟乙酯(HEA)为主要原料,合成出三种酯溶性含硅聚氨酯(SPU1000；SPU2000；SPU4000)。研究表明,随着PDMS-OH分子量的增加,三种SPU树脂的分子量和Tg均降低,其溶液粘度先降低后增加。SPU1000热分解过程分为两段,而SPU2000和SPU4000热分解过程分为三段,但三种SPU树脂的起始分解温度随着PDMS-OH分子量的增加而增大。
采用合成的SPU与丙烯酸酯单体共聚,制得SPU1000、SPU2000和SPU4000三种改性的聚丙烯酸酯(SPU-A),并对其结构与性能进行研究。结果表明,SPU1000、SPU2000、SPU4000均已经共聚到聚丙烯酸酯分子链上,且三种SPU—A溶液的粘度随着SPU用量的增加而增加。SPU用量的增加对三种SPU—A树脂的起始分解温度有不同程度的影响,而对三种SPU-A树脂的最大分解速率温度影响均较小。SPU1000-A的Tg随着SPU1000用量的增加先降后升；SPU2000—A的Tg随着SPU2000用量的增加先升后降；SPU4000-A的Tg随着SPU4000用量的增加变化无明显规律。因聚丙烯酸酯中引入SPU结构,三种SPU—A漆膜的耐溶剂性和绝缘性均有较大提高,综合性能优良。