硅烷化聚氨酯及其密封胶的制备和性能研究
增塑剂对硅烷化聚氨酯密封胶性能的影响
增塑剂对硅烷化聚氨酯密封胶性能的影响以自制的硅烷化聚氨酯预聚物为主要原料,配合补强填料、增量填料、固化催化剂等配制成湿固化硅烷化聚氨酯(SPU)密封胶。
通过溶胀实验和动态力学性能分析,讨论了增塑剂对SPU 密封胶的溶胀性能、增塑效率以及力学性能的影响。
结果表明,氯化石蜡-52、白油和液体石蜡三种增塑剂中,以氯化石蜡-52与SPU的相容性最好、增塑效率最高;当氯化石蜡-52用量为10份时,密封胶拉伸强度为1.65MPa、断裂伸长率为335%、邵A硬度为37。
增塑剂对硅烷化聚氨酯密封胶性能的影响0前言硅烷化聚氨酯(SPU)密封胶具有硅酮和聚氨酯的优点,改善了通用聚氨酯密封胶胶层易起泡、在无孔基材(如玻璃、金属等)表面不能直接涂胶的不足,又具有硅酮密封胶的固化速率快、粘接性能好等特点,良好的综合性能使其能够在建筑密封、汽车前后挡风玻璃密封等要求较高的领域得到广泛应用[1-6]。
因此,SPU密封胶已成为近年来国内密封胶行业研究和开发的热点。
关于增塑剂对聚合物的增塑机理,可用已有的润滑性理论、凝胶理论与自由体积理论来阐述,其中被广泛接受的是自由体积理论[7-8]。
自由体积理论认为如果一种聚合物的自由体积在某一温度下发生变化,则其玻璃化转变温度(Tg)将随之改变。
而增塑剂增塑的聚合物体系的自由体积比不增塑的聚合物大,则Tg也比不增塑的聚合物要低,因此,可以用Tg值降低多少来衡量增塑剂的增塑效率。
本文通过溶胀实验和动态力学性能分析,讨论了氯化石蜡-52、白油和液体石蜡三种增塑剂对SPU密封胶的溶胀性能、增塑效率以及力学性能的影响。
1实验部分1.1实验原料硅烷化聚氨酯,自制;纳米碳酸钙(0.04￣0.2μm),恩平市广平化工实业有限公司;轻质碳酸钙(1250目),江西高峰化工有限公司;气相二氧化硅(0.2￣0.3μm),Carbot公司;白油、氯化石蜡-52、液体石蜡,市售;二月桂酸二丁基锡,上海敏晨化工有限公司;以上原料均为工业级。
硅烷改性水性聚氨酯的制备和性能研究
硅烷改性水性聚氨酯的制备和性能研究摘要：本文对硅烷改性水性聚氨酯的制备方法和性能进行了研究。
通过改变硅烷添加量和反应条件，得到了不同硅烷改性水性聚氨酯的样品，并对其物理性能进行了测试。
实验结果表明，硅烷的添加可以显著改善水溶性聚氨酯的耐磨性、硬度和耐久性。
1. 引言水性聚氨酯作为一种环保型涂料材料，具有良好的附着性、抗冲击性和耐磨性等特点，被广泛应用于家具、汽车、建筑等行业。
然而，水性聚氨酯在一些特殊环境下的性能还有待改善。
为了提高水性聚氨酯的性能，许多研究者开始探索添加不同功能化合物来改性聚氨酯的方法。
硅烷在聚氨酯材料中具有独特的性质，可以提高材料的耐磨性、硬度和耐久性。
因此，将硅烷引入水性聚氨酯中，可以进一步提高其性能，并满足特定应用领域的需求。
2. 实验方法2.1 材料本实验使用的材料包括聚醚多元醇、二异氰酸酯、硅烷、有机溶剂和助剂。
2.2 制备方法首先，将聚醚多元醇、二异氰酸酯和有机溶剂按一定比例混合，并在一定温度下反应一段时间，制备水性聚氨酯树脂。
然后，将硅烷逐渐添加到水性聚氨酯树脂中，并继续搅拌反应一段时间，以确保硅烷均匀分散在聚氨酯中。
最后，将助剂加入混合物中，搅拌均匀后得到硅烷改性水性聚氨酯。
3. 结果与讨论3.1 形态观察通过扫描电子显微镜观察硅烷改性水性聚氨酯的表面形态，发现添加硅烷后，聚氨酯表面出现了一层均匀的硅烷膜。
硅烷膜有助于提高水性聚氨酯的耐磨性和硬度。
3.2 力学性能测试使用万能材料试验机测试硅烷改性水性聚氨酯的硬度、强度和弹性模量。
实验结果表明，硅烷的添加可以显著提高水性聚氨酯的硬度和强度，同时不影响其弹性模量。
3.3 耐久性测试将硅烷改性水性聚氨酯样品置于一定湿度和温度条件下进行耐久性测试。
测试结果显示，在相同条件下，硅烷改性水性聚氨酯的耐久性比普通水性聚氨酯更好，更能抵抗湿度和温度的影响。
4. 结论通过添加硅烷改性水性聚氨酯的制备方法和性能研究，我们得出以下结论：1. 硅烷的添加可以形成均匀的硅烷膜，提高水性聚氨酯的耐磨性和硬度；2. 硅烷的添加不影响水性聚氨酯的弹性模量，保持了其良好的弹性特性；3. 硅烷改性水性聚氨酯具有较好的耐久性，能更好地应对湿度和温度的影响。
硅烷改性自交联水性聚氨酯的合成及其涂膜性能研究
涂 料 工 业
ＰＡＩ ＮＴ ＆ Ｃ０ＡＴＩ ＮＧＳ Ｉ ＮＤＵＳ ＴＲＹ
Ｖｏ ． Ｎｏ ８ １４０ ．
Ａｕ ２０１ ｇ． ０
硅 烷 改 性 自 交 联 水 性 聚 氨 酯 的 合 成 及 其 涂 膜 性 能 研 究
沈 一丁 ， 燕 ， 小娟 （ 育部 轻化 工助 剂化 学与技 术 重点 实验室 ， 西科 技 大 学 ， 杨 赖 教 陕 西安 ７０ ２ ） １０ １
摘 要： 以异佛尔酮二异氰 酸酯 （Ｐ Ｉ 、 ＩＤ ） 聚醚二 元醇 （ Ｔ Ｐ ＭＧ） 及二 羟 甲基丙酸 （ ＭＰ 为主要 原料 ， Ｄ Ａ） 合成 了聚氨酯
预 聚 体 ， 引 入 含 酮 羰 基 的 双 羟 基 化 合 物 （ Ｄ ） 预 聚体 进 行 交 联 ， 加 入 ３一氨 丙 基 三 乙 氧 基 硅 烷 （ Ｈ ５ ） 性 ， 并 Ｄ Ｐ与 再 Ｋ ５０ 改 合
ｔ ｅ ｐ ｌｕ ｅｈ ｎ ｓｃ ｒ ｃｅ ｉｅ ｙ ＦＴＩ ．ＴＧ ｎ ｈ ｏｖ ｎ ｅ ｉｔ ｎ ｅ．ｔ ｒ ｌｓａ ｉｉ ｎ ｃ ａ ｉ ａ ｈ ｏｙ ｒ ｔ ａ ｅｗａ ｈａａ ｔｒｚ ｄ ｂ Ｒ ａ ｄ ｔ ｅ ｓ ｌ ｅ ｔｒ ｓｓａ ｃ ｈｅ ｍａ ｔｂ ｌｔ ａ ｄ ｍｅ ｈ ｎ ｃ ｌ ｙ
ｎ ｎ （Ｐ Ｉ ，ｐ ｌｅ ｅ ｏ ｏ （ Ｔ １ ０ ） ａ ｄ ｄｍｅ ｙ ｌｐｏ ｉ ｉ ａｉ Ｄ Ａ） ａｅ ＩＤ ） ｏ ｔ ｒｐｌ ｌ Ｐ ＭＣ ０ ｙｈ ｙ ０ ｎ ｉ ｔ ｌ ｒｐｏ ｃ ｃｄ（ ＭＰ ，ｗ ｉ ａ ｈ ｎ ｈｏ ｎ ｈ ｈ ｗ ｓｔｅ ｃ
ｃ ｏ ｓｉ ｅ ｔ ｅ ｏ ｅ ｃ ｒ ｏ ｙ ｏ ｔｉ ｉ ｇ ｄ ｈ ｄ ｏ ｙ ｃ ｍｐ ｕ ｄ ａ ｄ ｍｏ ｉ ｅ ｔ — ｍｉ ｏ ｒ ｐ ｈｒｅｈ ｘ－ ｒｓｌ ｎｋ ｄ ｗｉｈ ｋ ｔｎ ａ ｂ ｎ ｌｃ ｎ ａｎ ｎ ｉ ｙ ｒ ｘ ｏ ｏ ｎ ｎ ｄ ｆ ｄ ｗｉｈ ３— ａ ｎ ｐ ｏ ｙ ｉｔ ｏ － ｉ
硅烷化聚氨酯的制备、结构与性能及其应用研究的开题报告
硅烷化聚氨酯的制备、结构与性能及其应用研究的开题报
告
一、选题背景
聚氨酯材料广泛应用于建筑、汽车、航空、电气以及医药领域等众多领域。
然而，常规的聚氨酯材料具有脆化易纵向裂纹、防水性能不佳等缺陷。
而多数研究表明，硅
烷化聚氨酯具有较好的耐久性、热稳定性和防水性能，且不易出现上述缺陷。
二、研究目的
本次研究旨在制备硅烷化聚氨酯，并研究其结构、性能及应用。
具体目标如下：
1.优化硅烷化聚氨酯的制备工艺，获得高质量的聚氨酯材料。
2.采用不同的实验方法，研究硅烷化聚氨酯的分子结构与结构性能的关系。
3.评估硅烷化聚氨酯材料的力学性质、热稳定性、防水性能等性质。
4.探究硅烷化聚氨酯材料在建筑、汽车、医药领域等应用方面的潜在价值。
三、研究内容
本次研究的主要内容包括以下方面：
1.对硅烷化聚氨酯制备工艺进行优化，并对材料进行表征。
2.采用核磁共振（NMR）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）以及拉曼光谱等技术，研究硅烷化聚氨酯在分子结构方面的特点。
3.测试硅烷化聚氨酯材料的力学性能、水分吸收率，以及耐热性能。
4.利用硅烷化聚氨酯材料制备防水、耐高温的涂料和密封胶，并对其应用性能进行评估。
四、研究意义
防水材料和密封胶在国家的经济建设和国防建设中具有重要地位和广泛应用，而硅烷化聚氨酯是一种优异的材料。
研究硅烷化聚氨酯的制备工艺与性能，对于提高材
料的耐用性和稳定性，以及拓展其应用领域具有重要意义。
本次研究的成果将有助于
推动硅烷化聚氨酯在防水与密封等领域的应用，同时也会为相关企业提供新的技术与
产品。
硅烷改性聚氨酯的制备及其性能研究
硅烷改性聚氨酯的制备及其性能研究聚氨酯是一种具有优异性能的高分子材料，它在机械性能、热稳定性、化学稳定性、电气性能等方面表现出色，因此被广泛应用于包装材料、建筑保温材料、汽车制造及其他领域。
但是，传统聚氨酯的力学性能以及耐热、耐化学性等方面仍有提升空间。
硅烷改性聚氨酯在这种情况下应运而生，且其具有优异的耐候性和耐热性。
硅烷改性聚氨酯的制备方法主要分为两类：一种是先制备聚氨酯，再通过添加硅烷改性剂来改性；另一种是在聚氨酯合成反应中直接添加硅烷改性剂。
其中，直接添加法由于在反应中添加硅烷改性剂，可以减少工艺流程，降低成本，也有助于在合成过程中提高硅烷改性剂的分散性。
硅烷改性剂在聚氨酯中的作用主要有以下几点：1.改善界面相容性。
硅烷分子中含有高活性的硅氧键，而聚氨酯具有氢键基团，二者可以通过键合反应使整体物性得到提升。
2.改善耐候性和耐热性。
硅烷分子中的硅氧键不容易被热熔和氧化，具有很好的耐热性；同时硅烷分子与聚氨酯的相容性可以使得聚氨酯的耐候性得到提升，大大延长使用寿命。
3.提高物理力学性能。
硅烷改性聚氨酯可以提高聚氨酯的力学性能，其中包括强度、韧性、延展性等。
4.提高耐化学性。
硅烷改性聚氨酯具有良好的耐酸碱和耐溶剂性能，使得其能够应用于更为恶劣的环境中。
硅烷改性聚氨酯的性能还与硅烷改性剂的结构、含量有关。
不同硅烷改性剂的分子结构和含量不同，被改性后的聚氨酯性能表现也不同。
例如，我们可以将丙烯酰氧乙基三甲氧基硅烷作为硅烷改性剂，添加到聚氨酯合成反应中，制备出一种硅烷改性聚氨酯。
在对比传统聚氨酯和硅烷改性聚氨酯的性能时，发现硅烷改性聚氨酯的拉伸强度、断裂延伸率、耐候性等性能指标均优于传统聚氨酯。
这是由于硅烷分子与聚氨酯分子发生了键合反应，提高了聚氨酯的界面相容性和物理力学性能。
值得注意的是，硅烷改性聚氨酯的制备和应用还存在一些问题。
例如，硅烷改性剂的加入量过大会导致聚合反应难以进行或产生物理性质方面的问题；硅烷改性聚氨酯的改性效果并不是每种硅烷改性剂都比传统聚氨酯更优秀，需要针对具体应用进行选择。
硅烷改性聚氨酯的合成及力学性能的研究
需使用底涂剂就能与无孔材料表面牢固黏接 [ 4～6 ] 。 S PU 常用的合成路线是先合成端异氰酸酯基
聚氨酯预聚体 ( PU ) , PU 再与含胺基的偶联剂硅烷 加成制得 S PU [ 7, 8 ] 。目前 , 国内有关 S PU 的报道仅 限于合成及应用 ,对 S PU 结构与性能关系的研究还 未见报道 ,研究 S PU 的结构与力学性能的关系可对
1 实验部分
1. 1 主要原料及仪器 聚醚二元醇 (数均相对分子质量 M n = 1 000,
2 000, 3 000, 4 000) :工业级 ,天津石化总厂 ; 甲苯二 异氰酸酯 ( TD I) 、1, 6 - 己二异氰酸酯 ( HD I) 、二苯 甲烷 二 异 氰 酸 酯 (M D I) 、异 佛 尔 酮 二 异 氰 酸 酯 ( IPD I) :工业级 , 德国拜耳公司 ; 催化剂 (二月桂酸 二丁基锡 ) : 工业级 , 北京正恒化工公司 ; 苯胺甲基 三乙氧基硅烷 (ND 42 ) : 化学纯 , 武大有机硅公司 ; N - 乙基 - 3 - 三甲氧基硅 - 2 - 甲基丙基胺 (AL IN K15 ) 和 双 - (γ - 三 甲 氧 基 硅 丙 基 ) 胺 (A 1170) :化学纯 , GE公司; 二正丁胺 :分析纯 , 上海 建北有机化工有限公司。
硅烷改性聚氨酯的合成及力学性能的研究北京化工大学材料科学与工程学院北京100029摘要采用异氰酸酯与聚醚二元醇反应合成端异氰酸酯基聚氨酯预聚体pupu再与偶联剂硅烷进行加成反应合成硅烷改性聚氨酯spu用傅里叶变换红外光谱表征了puspu的结构表征结果显示硅烷接枝于pu的端基上
2007年第 36卷第 4期
·384·
石 油 化 工
PETRO CH EM ICAL TECHNOLO G Y
硅烷化聚氨酯密封胶的研究进展_史小萌
硅烷化聚氨酯密封胶的研究进展
史小萌 , 马启元 , 戴海林
(清华大学化工系, 北京 100084)
摘要 :综述了硅烷化 密封胶的改性机理 、性能优势 、特点及目 前国内外发展 状况 , 着重叙述 以硅氧烷封端 改
(b)将分子 量较低 的端羟 基聚 醚用 Wiliamson 醚合成 法 与碱金属或碱金属氢氧化物 反应 ,以二氯甲烷偶联倍 增其分 子量 ,再 同烯丙基 氯反应生成 端双键聚醚 ,经 硅氧加成 反应 制成端硅氧烷基聚醚 。
(c)先合成一端为双键 、一端为羟基的高 分子量聚醚 , 然 后用 偶联剂(如二 异氰酸酯等)倍 增为分子量 更大的端 双键 聚醚 , 经硅氢加成反应制成端硅氧烷基聚醚 。
第 2 步 , 同功能性 有机硅烷反 应 。对端基 为 -NCO 的预 聚体 ,可加入氢活泼性的有 机功能硅烷 ,如 Witco 公司生产的 Silquest Y -9669 硅烷 (N -苯 基 -r -氨丙 基三 甲氧 基硅 烷) , 使可水解性硅烷端接聚氨酯预聚体 , 反应可持续到聚氨 酯 -NCO 完全消失 。
性聚氨酯(SPU)及制备硅烷化聚氨酯密封胶的研究 。
关键词 :密封胶 ;硅烷化改性 ;聚氨酯 ;聚醚
中图分类号 :TU57+8
文献标识码 :B
文章编码 :1001 -702X(2003)02 -0044 -04
1 硅烷化聚氨酯密封胶发展概况
我国最早用于建筑的是聚硫型建筑结构 接缝密封用胶 , 以后 相继发展 了丙烯酸 、硅酮 和聚氨酯等 高性能密 封胶 , 其 品种和数 量越来越多 , 发展十分迅速 , 1990 年 总量约 2000 t , 1995 年为 6000 ～ 10000 t , 到 2001 年估 计达 到 4 万 ～ 5 万 t 。 其中 以硅酮型 密封胶发展 最快 , 已成为年 产量 2 .5 万 ～ 3 .0 万 t 的最大胶种 。由于硅酮型密封胶已进入规模化生产 , 在建 筑上的大量使用有时会超出 应有的功能范围(如用于 石材接 缝 、机场跑道接缝 、混凝土结构缝等 ,造成污染 、腐蚀 , 形成隐 患)。我国聚氨 酯密封胶粘 接性能稳 定 ,弹 性优良 , 具有 抗撕 裂 、耐磨 、抗穿刺性 ,对基材不污染 , 耐酸碱和有机溶剂 , 可涂 漆 , 对石材及混凝土无腐蚀 , 但由于贮存性要求较高 , 人们对 其长 期耐湿热 性不放心 , 且产 品发展时间 短 , 至今尚未 形成 大批量生产 。市场对发展综合功能与经济性更优的改 性密封 胶提 出了需求 ,以 有效改善和 提高密封适 应性和可 靠性 , 用 于建筑防水 、防火 、绝缘 、防霉 、抗污染密封等[1] 。目前 ,硅烷改 性聚合 物的研究十分活跃 ,如硅 烷改性聚 醚(MS)、硅烷 改性 聚氨酯(SPUR)等 。其中 SPUR 是 以聚氨酯为主链通过 硅烷封 端改 性 , 是一个重 要的发展方 向 , 该类密封胶 按端基和 固化 机制可纳入改性硅酮类 ,但往往按主链结构归入聚氨酯类[2] , 在国外这类密封胶发展迅速 , 已形成产品市场 。
谈谈硅烷化改性聚氨酯
撞
谈 谈硅烷 化改性聚氨 酯
（２） 用 异氰 酸酯基 硅烷封 端 ： 封 端剂可 以得到不 同性能的 Ｓ Ｕ Ｐ ，而且 ，因为 Ｓ Ｕ中不 Ｐ 由于上述活性硅烷 中既含有能与预聚体官 能团反应 存在 Ｎ ０ 团，所 以可在配 方中加入更多种类 的添加剂， Ｃ 基 的氨基 或异 氰酸酯基 ，又含有 能在适 当催化剂下进行水 这种情 况 的结果 就是使配方设计可 以在很 宽的范 围内进
ｏ Ｎ ●■ 一 ■ 州－ ｏ ＋ ｃ ＾ Ｍ— ＾ Ｎ －ｃ Ｉ Ｒ Ｈ哪 Ｒ ． 卅ｕ ｏ
２ 为什么要使用 Ｓ Ｕ ． Ｐ？
Ｓ Ｕ能提供 如下一些特殊 的性能 ： Ｐ
（１）配 方的多样 性：能 比含 Ｎ ０的配方 使用更宽 Ｃ
范 围 的 填 料 、 增 塑 剂 、保 护 剂 （ ｐ ｒｏ ｔｅｃ ｔ ｉｖ ｅ
维普资讯
■Ｐ Ｕ技 术
谈 谈 硅 烷
１ ．前言
３ １制备过程 ．
现 在人们 通 常采用 的方 法是 ：第 １步 ，用常 规 Ｐ Ｕ 当前 聚氨酯 树脂 的年 消费量 已高达 千万 吨的水 平 ， Ｃ基 Ｈ 然而 ，人们 仍在 继续扩展 这类树 脂 的性 能和应 用范 围 ， 技术 中那样 的方法制备端 Ｎ Ｏ 或端 ０ 基 的氨基 甲酸酯 预聚体 ；第 ２步，用氨基硅烷或异氰 酸酯硅烷进行封端 这种工作 主要表现 在如下 三个方面 ：
Ｐ 用另外 １ 种化 学固化的方法来代替 Ｎ Ｏ固化 的 反应 ，也 即 甲硅烷 化 反应 ，于是 得到 了 Ｓ Ｕ树 脂 。 Ｃ 具体 的反应 方式如 下 图所示 。 方法 ，做到更加 环保和对宽范 围的添 加剂具有更低 的化 源自・ 学反应活性； ・
ｏ 晒
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Ξ硅烷化聚氨酯及其密封胶的制备和性能研究史小萌1,戴海林2,马启元2(11清华大学化工系高分子所,北京100084;21北京胶粘密封材料有限公司,北京100041) 摘 要:合成了不同结构的硅烷化聚氨酯预聚物(Silylated Polyurethane ,SPU ),其中封端剂OLJ -3(仲胺类活性硅烷)封端的硅烷化聚氨酯的性能优于其他的封端剂封端的硅烷化聚氨酯;不同的NCO/OH 的反应配比和不同分子质量的聚醚可以合成出不同分子质量和粘度的硅烷化聚氨酯;分子质量高,则硅烷化聚氨酯的断裂伸长率高,模量和强度低,反之,分子质量低,则硅烷化聚氨酯的断裂伸长率低,而模量和强度高。
关键词:硅烷改性聚氨酯;聚氨酯;封端剂;密封胶中图分类号:TQ32318 文献标识码:A 文章编号:1002-7432(2003)01-0010-041 前 言硅烷化聚氨酯(SPU )密封胶是一种以硅烷化聚氨酯为基础聚合物制得的新型的密封胶。
硅烷化聚氨酯通常采用两步合成的方法,分为聚氨酯预聚体的合成和硅烷封端的聚氨酯的合成2个步骤[1]:a.聚醚与一定量的TDI 或IPDI 等二异氰酸酯反应,得到聚氨酯,NCO/OH 比率控制在一定值,使制得的预聚体具有高柔韧性,通过选择NCO/OH 物质的量比>1可以制得NCO 封端的聚氨酯预聚体。
b.加入功能性的有机硅烷进行封端反应,一般对于NCO 封端的聚氨酯预聚体,可加入氢活泼性的有机功能硅烷,使聚氨酯预聚体端基接上可水解性硅烷。
硅烷化的聚氨酯含有可水解性官能团的硅烷封端,制成密封胶的基料,基料可在一定的相对湿度下通过水气的作用,进行交联,达到固化的目的。
反应过程如下: 硅烷化聚氨酯可成功地配制成低、中、高模量的密封剂,具有良好的力学性能和粘接性能[2,3]。
美国有专利报道[4]将功能性的有机硅烷用作聚氨酯的封端剂,其硅烷化的聚氨酯是低封端率的(10%以下)。
美国的Crompton 公司和Witco 公司也相继开发了硅烷化聚氨酯密封胶,不过,他们制备硅烷化预聚体都是封端率100%的[5]。
我国硅烷化聚氨酯的研究还较少。
本工作主要研究了不同结构的硅烷化聚氨酯的本体性能及其密封胶的性能。
2 实验部分211 主要原料聚醚多元醇(2官能),天津石化三厂;甲苯二异氰酸酯(TDI ),德国Bayer ;辛酸亚锡,沧州精细化工厂;各种带活泼H 的硅烷封端剂,自制;重质碳酸钙,浙江湖州特种碳酸钙厂;气相二氧化硅,德国WAC KER 公司;氧化钙,淄博活性碳酸钙厂;邻苯二甲酸二辛酯,北京化工二厂。
212 实验仪器三口烧瓶,搅拌电机,冷凝管,电热套,抽真空设备,硬度计,电子拉伸机,行星搅拌混合器。
213 硅烷化聚氨酯的合成硅烷化聚氨酯的合成分成2步:a.向三口烧瓶中加入聚醚多元醇、TDI 和催化剂,用电热套加热。
控制在80～90℃左右,反应过程始终要抽真空保护。
反应时间为3h 左右。
b.三口烧瓶中加入PU 预聚物、硅烷封端剂,・01・Ξ收稿日期:2002-09-26作者简介:史小萌(1978—),女,在读硕士研究生,主要从事环氧树脂增韧、硅烷化聚氨酯密封胶及遇水膨胀聚氨酯密封胶方面的研究工作。
热固性树脂Thermosetting R esin 第18卷第1期Vol.18No.1 2003年1月Jan.2003然后用电热套恒温加热,并进行搅拌。
控制在70℃左右,反应过程始终要抽真空保护。
反应时间为3～4h。
214 分析测试21411 预聚体NCO的质量分数的测定二正丁胺溶液反滴定法测试[6]。
21412 密封胶的制备在制胶前,必须把所有填料在120℃烘干6～8h。
制胶时,将填料、预聚体、增塑剂、触变剂和催化剂加入行星双轴搅拌机,混合分散。
最后,将混合物装入高密度聚乙烯塑料管中保存备用。
21413 机械性能的测试首先把预聚物或密封胶制成厚度为118～212 mm的薄膜,在标准固化条件下:温度(23±2)℃, RH(50±5)%固化7d,然后用G B/T528标准A 型切刀切出标准哑铃型试样。
按G B/T528用电子拉伸机测试预聚物拉伸强度、断裂伸长率、100%模量。
用邵氏橡胶硬度计测试邵氏硬度。
3 结果与讨论311 不同硅烷封端剂封端的硅烷化聚氨酯预聚体的性能不同的封端剂封端后的硅烷化聚氨酯的性能会有所不同,首先应该对硅烷化聚氨酯用的封端剂进行初步的筛选。
通过将不同的封端剂对同一种聚氨酯进行封端,合成出不同的硅烷化聚氨酯,比较它们的粘度和表干时间,从而对封端剂进行初步的筛选。
这里用的1#PU聚氨酯(NCO/OH物质的量比=211),其ω(NCO)=1167%,η=30Pa・s。
不同封端剂封端制备的硅烷化聚氨酯(SPU)的性能如表1。
表1 不同硅烷封端剂对同一种PU预聚体封端制得的SPU物理化学性能不同封端剂ω(NCO)/%封端前粘度/Pa・s封端后粘度/Pa・s表干时间/hOLJ-103035070OLJ-20112308072OLJ-30301005 对于3种封端剂来讲,封端后的硅烷化聚氨酯预聚体比原来的聚氨酯预聚体的粘度都要大很多。
OLJ-1伯胺类活性硅烷封端的SPU粘度增长很大且表干时间很长,固化活性低;OLJ-2(带一个活泼H的硅烷)也是固化活性低,相同的反应时间后预聚体中仍残存少量的NCO,且固化过程中有臭味产生;相对来讲OLJ-3(淡黄色透明液体)固化活性合适且封端后增粘不是很剧烈。
所以OLJ-3作为制备硅烷化聚氨酯的硅烷封端剂比较合适。
312 不同n(NCO)/n(OH)的聚氨酯制得的硅烷化聚氨酯预聚体性能的变化通过变化不同的n(NCO)/n(OH),可以制备出不同粘度的PU预聚物,再用OLJ-3封端后,可以制备不同的分子质量,即不同粘度的硅烷化聚氨酯预聚体,其不同n(NCO)/n(OH)的硅烷化聚氨酯的粘度变化见表2,机械性能变化见表3。
表2 不同n(NCO)/n(OH)的硅烷化聚氨酯预聚体的粘度预聚物n(NCO)/n(OH)η/Pa・s11168200211739531180834210050 从表2的数据可以看出,随着n(NCO)/n (OH)的减小,硅烷化聚氨酯预聚体的粘度随之增大,即分子质量随之增大。
表3 不同n(NCO)/n(OH)的硅烷化聚氨酯预聚体的机械性能预聚物n(NCO)/n(OH)拉伸强度σ/MPa断裂伸长率ε/%100%模量/MPa邵氏硬度A 111680151310011920211730155299012324311800168183014231421000162106014534 从表3的数据可以看出,随着n(NCO)/n (OH)的减小,硅烷化聚氨酯的断裂伸长率随之增加,而拉伸强度、模量和硬度都随之减小,如图1所示。
所以,通过调整n(NCO)/n(OH)的比值,可以获得模量、伸长率和柔性不同的硅烷化聚氨酯。
理论上,n(NCO)/n(OH)可以在1～2之间。
但实际上,当n(NCO)/n(OH)小于116时,粘度就已经非常大了,达到650Pa・s,没有大的实用价值。
所以,n(NCO)/n(OH)在1168～118之间为宜。
313 不同分子质量聚醚制备的硅烷化聚氨酯预聚体本体性能的变化不同分子质量的聚醚可以合成不同分子质量和・11・ 第1期史小萌等:硅烷化聚氨酯及其密封胶的制备和性能研究粘度的硅烷化聚氨酯预聚体,在n (NCO )/n (OH )为1173不变的情况下,变化聚醚的分子质量可以制备不同分子质量和粘度的硅烷化聚氨酯预聚体,见表4。
从表4的数据可以看出来,随着聚醚分子质量的提高,合成出的硅烷化聚氨酯预聚体的粘度和分子质量也逐渐增加,封端前聚氨酯NCO 的含量减少,即封端后硅烷化聚氨酯固化的活性的有机烷氧基数量同时减少,所以交联度下降,伸长率随之增加,拉伸强度、模量和硬度则随之减小,如图2。
图1 模量和断裂伸长率随n (NCO )/n (OH )的变化规律表4 不同分子质量聚醚制备的硅烷化聚氨酯的本体性能编 号聚醚分子质量PU 的ω(NCO )/%η/Pa ・s拉伸强度σ/MPa断裂伸长率ε/%100%模量/MPa邵氏硬度A预聚物5200011511100193306014134预聚物6400001882100145338011614预聚物7800001503400138121001032图2 不同分子质量聚醚合成的硅烷化聚氨酯的模量和断裂伸长率的变化 所以,用不同分子质量的聚醚制得的硅烷化聚氨酯具有不同的模量、伸长率和柔性。
不过由分子质量为8000的聚醚合成的硅烷化聚氨酯预聚体固化后模量偏小,拉伸强度较小,表面始终发粘,不利使用。
分子质量为4000的聚醚合成硅烷化聚氨酯预聚体性能比较合适。
314 用不同的硅烷化聚氨酯预聚体制备的密封胶由于制备密封胶时,需要引入很多填料、增塑剂等其他的变化因素,对实验结果有更加复杂的影响,所以这里制备密封胶采用一个典型的固定配方,即填料、增塑剂等配比一定的情况下,变化预聚体,以看其对密封胶的影响。
这里制胶采用的硅烷化聚氨酯预聚体都是OLJ -3完全封端的预聚体。
31411 不同n (NCO )/n (OH )聚氨酯制得的硅烷化预聚体制备成密封胶的性能由不同的n (NCO )/n (OH )聚氨酯制得的硅烷化聚氨酯预聚体的粘度和柔性不同,所以以其为基胶制备的密封胶的性能也会随着n (NCO )/n (OH )变化而不同。
以表3中硅烷化聚氨酯预聚体1,2,3,4分别制备密封胶,其性能数据如表5。
表5 不同n (NCO )/n (OH )的硅烷化聚氨酯预聚体制备的密封胶的性能编 号指干时间/h拉伸强度σ/MPa断裂伸长率ε/%100%模量/MPa60%模量/MPa邵氏硬度ASPUR -131511823890161014042SPUR -221011893540166014544SPUR -311511712600178015648SPUR -4110112564>1125112258 从表5可以看出,不同n (NCO )/n (OH )的硅烷化聚氨酯预聚体可以制备不同模量和柔性的密封胶。
随着预聚体的n (NCO )/n (OH )减小,粘度增大,制备的密封胶的断裂伸长率逐渐增加,而模量和硬度递减,强度也会随之变大。
31412 不同分子质量聚醚合成的硅烷化预聚体制备成密封胶的性能由不同分子质量的聚醚合成的硅烷化预聚体的分子质量和性能不同,所以以不同分子质量的聚醚制备的硅烷化预聚体为基胶制备的密封胶的机械性・21・热固性树脂第18卷 能也会有所不同,以表4中的3种硅烷化预聚体5,6,7为基胶制备密封胶,机械性能数据如表6。
表6 不同分子质量聚醚合成的不同硅烷化预聚体制备成密封胶的性能编 号指干时间/h拉伸强度σ/MPa断裂伸长率ε/%100%模量/MPa邵氏硬度ASPUR -20001152127335018850SPUR -4000215117936001739SPUR -80005100198101401086 从表6可以看出,不同分子质量聚醚合成的硅烷化聚氨酯可以制备性能和柔性不同的密封胶。