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
椭 ∞ ＿№
单组分硅烷封端聚氨酯密封胶的制备
单组分硅烷封端聚氨酯密封胶的制备主要原料 TDI一80/20(甲苯二异氰酸酯)，工业品，日本三井化学株式会社;聚醚多元醇，工业品，天津第三石油化工厂;DIDP(邻苯二甲酸二异癸酯)，工业品，美国美孚公司;纳米碳酸钙，工业品，上海卓越纳米新材料股份有限公司;KH一550(r-氨丙基三乙氧基硅烷)，工业品，广州市金虎化工有限公司;A一189(弘巯基丙基三甲氧基硅烷)，工业品，进口;Y一9669(N一苯基一卜氨丙基三甲氧基硅烷)，工业品，德国进口;A一17l(乙烯基三甲氧基硅烷)，工业品，美国联碳;辛酸亚锡，工业品，华信化工有限公司;Tinuvin 213紫外线吸收剂，工业品，瑞士Ciba Specialty(2hemicals;助催化剂，自制;磷酸，工业品，市售。
(2)配胶将配方量的聚醚多元醇加入反应釜中，于120℃下真空脱水。
降温加入磷酸和TDI、有机锡，于(80±2)℃下反应4h，取样测NC()含量合格后降温即得预聚体。
向预聚体中加入硅烷封端剂，于65℃下反应，取样测试其NCO含量，直到游离的Nc0消失。
降温加人DIDP，搅拌均匀待用。
将端NC()已封端的预聚体加入混合釜，加入处理好的填料、催化剂等助剂，真空下混合均匀出料。
(3)主要影响因素①聚醚多元醇的选择在n(NC0)：n(0H)=2时用Y一9659做封端剂，可见二元醇和三元醇的配比为0.5左右为佳。
②封端剂的选择用常用的硅烷类封端剂Y一9669作封端剂配制的密封胶的性能较佳。
这是由于Y一9669为三硅氧烷基封端剂，其封端的预聚体制得的密封胶固化交联反应快，交联密度大，刚性大，且分子结构中含有苯环，增加了分子间的作用力，同时其中含有的N原子可增加体系中的氢键，提高分子问的作用力，从而使最终密封胶的拉伸强度增大。
分子结构刚性增加的同时，减小了密封胶的伸长率。
③封端前预聚体NCO含量的确定 NC0含量越高，预聚体黏度越低，对后续封端反应及配胶有利。
硅烷封端聚氨酯密封胶的制备及其应用
·有·机·硅·氟·资·讯·31ÍGBS专栏·硅烷封端聚氨酯密封胶的制备及其应用段先健，郑景新，罗荣(广州吉必盛科技实业有限公司，广州 510450)一、前言密封胶是用来填充空隙的材料，最早使用的密封胶有沥青类、油性嵌缝胶等。
而用于须经受震动或热胀冷缩等伸缩性间隙，则必须采用弹性密封胶。
弹性密封胶是将粘接和密封两种功能集于一体的产品。
其中高性能密封胶有三类：聚硫密封胶、硅酮密封胶和聚氨酯密封胶。
聚硫密封胶是应用最早的一类弹性密封胶，它一般以铅类氧化物作固化剂，低温固化速度慢，固化物压缩性大，老化后易变硬且有开裂现象发生，胶料呈臭味，因此近年来消费量逐渐下降。
硅酮密封胶是二十世纪六十年代问世的一种有机硅弹性体，它以羟基封端的聚有机硅氧烷与交联剂相配合作为基础胶料，依靠空气中的水分硫化。
随交联剂的品种不同，可分为醋酸型、醇型、酮肟型、酰胺型、丙酮型等。
硅酮密封胶固化快、不起泡，能与无孔材料表面牢固 粘接，胶层耐热、耐老化，但其装饰性差，而且其增速剂很容易迁移到表面，导致其耐污性差。
聚氨酯密封胶使用方便，具有优良的机械性能、弹性好、耐低温、耐油、粘接性好，适用于动态接缝密封，性能可调范围宽。
但聚氨酯耐热、耐水性能差。
通常聚氨酯是依靠端基异氰酸酯和水反应实现固化，端基异氰酸酯和水反应释放出CO 2，易使胶层起泡甚至产生裂纹。
鉴于此，为了综合硅酮密封胶和聚氨酯密封胶的优异性能，硅烷改性聚氨酯密封胶作为新一代密封胶产品一经上市即得到广泛的应用。
它是主链为聚氨酯结构，端基是硅酮胶结构，因此是采用硅酮密封胶的固化机理进行交联固化，综合了硅酮密封胶和聚氨酯密封胶的性能。
二、硅烷封端聚氨酯密封胶的发展硅烷封端聚氨酯产品代表有两大类。
欧美市场的代表产品是最早由1971年联碳公司实验室开发的由功能性硅烷与端NCO 预聚体反应得到硅烷封端聚氨酯预聚体(SPU)，之后GE、Bayer、Degussa、Wacker、Witco、Crompton 等公司相继开发了相类似的产品；日本市场的代表产品则是硅烷封端聚醚密封胶产品(MS 密封胶)，由于该类产品主链为聚醚，与聚醚型聚氨酯结构相似，也兼具硅酮密封胶和聚氨酯密封胶产品的优异性能，因此也把它纳入硅烷封端聚氨酯密封胶产品之列。
研究分析硅烷改性聚氨酯的合成
摘要：以氨基硅烷偶联剂为基础，对以异氰酸酯基为端基的聚氨酯预聚体进行再封端，合成了一系列不同硅烷封端率的单组分湿固化聚氨酯。
测试结果表明：硅烷偶联剂成功接枝在聚氨酯预聚体上，产物的表干时间、粘接强度、耐湿热都得到很大改善，力学强度在一定封段率下保持较好，在聚氨酯密封胶、弹性体等领域有很好的应用前景。
关键词：硅烷；聚氨酯；密封胶；弹性体中图分类号：文献标识码：A1前言聚氨酯（PU）是指分子主链上含有重复氨基甲酸酯链段（－NHCOO－）的一类聚合物[1]。
聚氨酯强度高、抗撕裂、柔软耐磨、耐穿刺、耐油、耐介质腐蚀，广泛应用于弹性体、涂料、胶粘剂和密封胶等领域；缺点是固化时异氰酸酯端基与空气中的水分反应释放出二氧化碳使树脂本体产生气泡甚至裂纹，固化速度较慢且表面容易发黏，在玻璃及金属等无孔材料上使用时需要底涂，不能长期耐湿热和耐老化。
硅酮（SR）树脂固化快，不起泡，能与无孔材料表面牢固黏结，耐湿热、耐老化性能优异；缺点是装饰性差，不能涂漆，撕裂强度低，不耐穿刺，胶层易产生油状渗析物污染混凝土、石材及其他饰物，价格较贵。
本文以氨基硅烷偶联剂为基础，通过两步反应，将硅烷偶联剂接枝于－NCO基封端的聚氨酯预聚体上，实现了聚氨酯和硅酮材料优点的良好结合，合成出了性能优良的硅烷改性聚氨酯（SP U）。
2 试验部分2.1 主要原料聚醚多元醇ED28（Mn =4000）,工业级；聚醚N220（Mn =2000），工业级；甲苯二异氰酸酯，工业级；二月桂酸二丁基锡，工业级；HK550，工业级；丁酮，分析纯；二正丁胺，化学纯。
2.2 仪器与设备三口烧瓶，搅拌器，电热套，冷凝管，抽真空设备，高纯氮气保护装置，绍氏硬度计，电子拉力机，旋转式粘度仪，表面接触角测试仪。
2.3 试验步骤(1) PU的合成：将已真空脱水的聚醚多元醇中、催化剂、过量TDI加入三口烧瓶，在高纯氮气保护下，65~70℃搅拌反应，每隔30分钟滴定一次－NCO质量百分含量，达到理论值时，停止试验；（2）SPU的合成：PU预聚体加入三口烧瓶，通高纯氮气保护，60~65℃下搅拌，将氨基硅烷偶联剂缓慢滴加入反应体系，每隔30分钟滴定一次－NCO百分含量，达到理论值时停止试验，加入硅烷固化催化剂，脱气，密封装样。
中科院研制出端硅烷化聚氨酯密封胶
（ ）树脂 基 闸瓦集 中表 现为粘 着 阻力 ，在 ≤ ２ ８０ｋ ｍ ｓ ，摩擦 因数 稳定 ，磨 损量是 橡胶基 闸 ０ Ｎ・ ／ 时 瓦 的 ２ １ 倍 ， ｖ ８ ０ｋ ・ ／ 时 ，摩擦 界面形成 了 ．１ ｐ Ｉ ０ Ｎ ｍ ｓ ＞ 稳定界面膜 ，摩擦 、磨损状况变化不大 。 （ ） 国内快 速列 车制 动的 最 大值 不超 过 ７ ０ ３ ０ ｋ ｍ ｓ（ ２ ｍ ｈ Ｐ ． ａ Ｎ・ ／ ≤１０ｋ ／ ， ≤２ ５ＭＰ ）橡胶基闸瓦不 仅能满足制动 的需要而且各项综合性能 比树脂 基闸瓦
表 ２ 不 同粘 结体 系下 的弹性模 量
Ｔａ ｌ Ｍｏ ｕ ｕ ｆｅａ ｔ ｉ ｎ ｄ ｆ ｒ ｎ ｅｔｓ ｓｅ ｂｅ２ ｄ ｌ ｓｏ ｌｓｉ ｔ ｉ ｉ ｅ ｅ ｔ ｌ ｙ ｔ ｍ ｃｙ ｆ ｆ ＭＰ ａ
ｗ ｙｖｈｃ ｏ ｒ ｕ ａ ｒ ｌ ｂｏｄ ［ ］ Ｆｒｇ ｏｉ ａ ｅｉｅ ｎ￣ ｒ ｓｍ ｔ ａ ａｒ ｌｎ ｏ ｅ ａ Ｊ ． ｏｅ ｎＲｌｎ ｉ ｉ ｌｇ
３ ２ 树 脂 基 试 样 分 析 ．
（ ） 橡胶 基 闸瓦 以变 形 阻 力 为摩 擦 主要 因素 ， １
在 ｐ ￣８０ ｋ ・ ／ 时 ，摩 擦 因数 稳 定 ，磨 损量 小 ； ｖ ０ Ｎ ｍ ｓ ＜
ｐ Ｉ８ ０ｋ ・ ／ 时 ，摩擦 状 况急剧 恶化 ，表现得 极 ｖ ０ Ｎ ｍ ｓ ＞
更优异 。 参考 文献
【 】邵守钦，龚浩春．国外铁道车辆非金属材料应用现状及发 １
展趋 势 ［ ］ Ｊ ．国外铁 道车 辆 ，１９ （ ） — ． ９６ ３ ：１ ７
Ｓ ａ ｈ ｕ ｉ ｈ ｏ Ｓ ｏ ｑｎ，Ｇｏ ｇ Ｈａ ｃ ｕ ｎ ｏ ｈ ｎ． Ａｐ ｌｃ ｔ ｎ ａ ｄ ｗｅ ｄ ｆｒｉ— ｐｉａｉ ｎ ｎ ｏ ａｌ ｏ
硅烷封端聚氨酯密封胶研究进展
硅烷封端聚氨酯密封胶研究进展介绍了硅烷封端聚氨酯（SPU）密封胶的特点及合成方法，阐述了多元醇、异氰酸酯、异氰酸酯基与羟基物质的量比、硅烷封端剂以及其他助剂对SPU密封胶性能的影响，总结了SPU密封胶在建筑、汽车工业等领域的应用，最后对SPU密封胶的发展方向提出了建议。
标签：密封胶；硅烷封端剂；聚氨酯密封胶是用于填充孔洞、接缝等间隙的膏状材料，它固化后将基材粘接成一个整体，具有防水、防尘、防雾等功能，广泛应用于建筑、汽车、机械、电子等领域。
硅烷封端聚氨酯（SPU）属于一种新型的聚氨酯，其主链是聚醚或聚酯型聚氨酯，端基是可水解的甲基硅氧烷，兼具聚氨酯和硅酮胶的优点。
近年来实行了更严格的环境卫生法规，传统的聚氨酯密封胶由于含有游离的异氰酸酯，而且固化时容易形成气泡，使其在很多领域受到限制。
SPU密封胶不含游离的异氰酸酯，而固化机理与硅酮胶相同，分子中含有硅氧键和极性的氨基甲酸酯键，且具有三维交联的特点，因而对金属及塑料等多种不同的材料都具有良好的粘接性能，且无需底胶。
此外，SPU密封胶具有优良的耐化学品性、耐水性、耐热性及耐湿热性能，在高湿环境下也不会有气泡产生，产品更安全、环保，具有广阔的市场前景[1]，现已成为密封胶领域研究的热点。
1 SPU密封胶的合成SPU预聚体的合成通常有3种方法：①先合成端羟基（—OH）聚氨酯预聚物，再与带异氰酸酯基（—NCO）的硅氧烷反应合成SPU预聚体[2，3]；②先合成端异氰酸酯基（—NCO）的聚氨酯预聚物，再与含活泼氢（羟基或氨基）的硅氧烷反应合成SPU预聚体[4]；③多元醇直接与带有异氰酸酯基的硅烷反应[5]。
其中方法①和③合成的SPU预聚体黏度较低，易于使用，但带有异氰酸酯基的硅烷种类较少且价格昂贵，难以市场化，因此常用方法②合成SPU预聚体。
SPU密封胶的合成：将填料、SPU预聚体、增塑剂、触变剂和催化剂等高温脱水后加入行星双轴搅拌机，混合分散后制得性能优良的SPU密封胶，并通过改变原料种类和配比制得不同模量、硬度、断裂伸长率的产品，最后用高密度聚乙烯塑料管包装保存备用。
硅烷改性聚氨酯密封胶的研制
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄ ｓ： ｓ ｉ ｌ ｙ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｐ ｏ ｌ ｙ ｕ ｒ ｅ ｔ ｈ ａ ｎｅ ： ｓ ｅ ａ ｌ ａ ｎ ｔ ； ｃ ｒ ｏ ｓ ｓ ｌ ｉ ｎ ｋ ｉ ｎ ｇ ａ ｇ ｅ ｎ ｔ ； ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ ｂ ｌ ａ ｃ ｋ： ｃ ａ ｌ ｃ ｉ ｕ ｍ ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ ａ ｔ ｅ； ｃ ａ ｔ ａ ｌ ｙ ｓ ｔ
（ Ｇｕ ａ ｎ ｇ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｘｉ ｎ ｚ ｈ ａ ｎ Ｎｅ ｗ Ｃｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｍａ ｔ ｅ ｉａ ｒ ｌ Ｃ ｏ ．Ｌ ｔ ｄ． ， Ｚｈ ｏ ｎ ｇ ｓ ｈ ａ ｎ ５ ２ ８ ４ ４１ ， Ｇｕ ａ ｎ ｇ ｄ ｏ ｎ ｇ， Ｃ ｈｉ ｎ ａ ） Ａ ｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｓ ｉ ｌ ｙ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｐ ｏ ｌ ｙ ｕ ｒ ｅ ｔ ｈ ａ ｎ ｅ ｓ ｅ ａ ｌ ａ ｎ ｔ ｗａ ｓ ｐ ｒ ｅ ｐａ ｒ ｅ ｄ ｂ ｙ ｕ ｓ ｉ ｎｇ ｓ ｉ ｌ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｐ ｏ ｌ ｙ ｕｒ ｅ ｔ ｈ ａ ｎ ｅ ｐ ｒ ｅ ｐ ｏ ｌ ｙ ｍｅ ｒ ， 一（ ２， ３ － ｅ ｐ ｏ ｘ ｙ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｘ ｙ ） ｐ ｒ ｏ ｐ ｙ －
三 甲氧基硅烷 、 碳酸钙 、 炭 黑和催 化剂制备硅 烷改性聚氨酯密封胶 。详细论述 了交联剂、 碳酸钙 、 炭黑及催化剂对 密封胶性能 的影 响 。实验结果表明 ， 采用 以． ｙ 一 缩水甘油醚氧丙基三 甲氧基 与 Ｎ一 （ ｉ Ｅ 丁基） 一 ＾ ｙ 一 氨丙基三 甲氧基硅烷质量 比 ３ ： ４的复合交联剂， 碳 酸钙
ａ ｎ ｄ Ｎ－ Ｂｕ ｔ ｙ ｌ － ￣ ／ － Ａｍｉ ｎ ｏ ｐ ｒ ｏ ｐ ｙ ｈ ｒ ｉ ｅ ｔ ｈ ｏ ｘ ｙ ｓ ｉ ｌ ａ ｎ ｅ ｉ ｓ ３ ： ４， ｔ ｈ ｅ ａ ｍｏ ｕ ｎ ｔ ｏ ｆ ｃ ｌｃ ａ ｉ ｕ ｍ ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ ａ ｔ ｅ ｉ ｓ ２ ５ ％， ｔ ｈ ｅ ａ ｍｏ ｕ ｎ ｔ ｏ ｆ ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ ｂ ｌ ａ ｃ ｋ ｉ ｓ １ ０ ． ５ ％ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ａ ｍｏ ｕ ｎ ｔ ｏ ｆ ｃ ａ ｔ ａ ｌ ｙ ｓ ｔ ｉ ｓ ０． ０ ７ ％．
硅烷改性聚氨酯的研制
封端聚氨酯 [５
－ ６]
ꎮ 无论采用上述哪一种合成方
法ꎬ 当体系中存在未反应完全的游离异氰酸酯基
时ꎬ 只要使用了含锡催化剂ꎬ 就会使聚氨酯对水
汽的敏感性增加ꎬ 导致贮存稳定性降低ꎬ 最终聚
氨酯黏度增加ꎬ 对后期聚氨酯的长期贮储及相关
密封胶的制备不利ꎮ 不少研究者都在探索新方法
延长聚氨酯的贮存时间ꎬ 如添加除水剂或控制氨
基甲酸酯的量等ꎬ 以延迟与水汽的反应
[５ꎬ７]
ꎮ
本实验针对上述情况作了相应研究ꎬ 以聚醚
１ 实验
１ １ 主要原料及仪器设备
３ ￣异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷( ＩＰＴＳ) : 纯
度 ９７％ ꎬ 曲阜晨光化工有限公司ꎻ 聚醚多元醇
( ＰＰＧ － ５０００、 平均摩尔质量 ５ ０００ ｇ / ｍｏｌ、 黏度
烷总质量 ０ ０７％ 的二月桂酸二丁基锡ꎬ 经红外
分析直至异氰酸酯基消失或含量不再变化ꎬ 加入
相对体系总质量 １％ ~ ２％ 的甲醇ꎬ 反应一段时
间后ꎬ 再加入相对体系总质量 ０ ５％ ~ ２％ 的吸附
剂ꎬ 搅拌吸附后减压脱气 ３０ ｍｉｎꎬ 然后压滤得到
摘要: 以聚醚多元醇和 ３ ￣异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷为原料ꎬ 采用一步法合成硅烷改性聚氨酯ꎬ 并
使用吸附剂对体系中残留的锡催化剂进行处理ꎬ 研究了吸附剂种类、 用量和吸附时间对硅烷改性聚氨酯性
能的影响ꎮ 结果表明: 较佳的除锡吸附剂为表面具有多孔结构的二氧化硅材料 ＰＱ４ꎬ 吸附剂较佳用量为改
７３０ ｍｍ ２ / ｓꎻ ＰＰＧ － ８０００、 平 均 摩 尔 质 量
８ ０００ ｇ / ｍｏｌ、 黏度 ２ ２００ ｍｍ ２ / ｓꎻ ＰＰＧ － １００００、
建筑用硅烷改性聚氨酯密封胶研究进展
多异氰酸酯、含有活泼氢的功能性有机硅单体和含有 活泼氢的功能性丙烯酸酯单体制备出具有双重固化 机制的单组分聚氨酯预聚物，这种预聚物主链上含有 不饱和双键，端基为硅氧烷基团，能够同时进行光固 化和湿气固化[10]，有效提高了该类密封胶的深层固化 速度。
我国关于硅烷改性聚氨酯密封胶的开发研究起 步较晚。史小萌等人[11]采用两步法合成了不同结构的 硅烷化聚氨酯预聚物，得出仲氨型硅烷封端的 SPU 性能最优。钟汉荣等人[12-13]也以 Bayer 公司的 XP2458 硅烷封端预聚物作为主体，成功制得了拉伸强度为 2.1 MPa、伸长率为 200%、储存稳定性良好的硅烷改 性聚氨酯密封胶。产品开发方面，上海的普优、广州的 吉必盛等单位相继开发出硅烷改性聚氨酯预聚物；广 东新展、成都硅宝等单位已有硅烷改性聚氨酯密封胶 产品面世。 2 硅烷改性聚氨酯密封胶固化机理
Abstract: The article reviews development process, curing mechanism, synthetic method, typical formula, properties, progress in research and development and some problems of silicon modified polyurethane sealant. It points out that silicon modified polyurethane sealant combines the advantages of polyurethane sealants and silicone sealants. It features fast -curing, waterproof and weather-resistance, and has excellent adhesive strength, wide adaptability of substrate and contains no free — NCO. So, the silicon modified polyurethane sealant has good market prospective in high and mid grade architectural field. Key words: silicon modified polyurethane sealant; silicon modified polyether; SPU prepolymer; formula
硅烷改性聚氨酯材料的制备和性能研究
硅烷改性聚氨酯材料的制备和性能研究摘要：本文对硅烷改性聚氨酯材料的制备和性能进行了研究。
通过控制硅烷掺量和反应温度等条件，制备了不同含硅烷基团的聚氨酯材料，并对其物理性能、力学性能和热稳定性进行了测试和分析。
实验结果表明，硅烷改性聚氨酯材料具有优异的力学性能和热稳定性，可广泛应用于涂料、胶粘剂和密封材料等领域。
1. 引言硅烷改性聚氨酯材料作为一种新型的功能材料，具有优异的性能和广泛的应用前景。
通过在聚氨酯分子链中引入硅烷基团，可以改善聚氨酯材料的物理性能、力学性能和热稳定性，提高其耐候性、耐水性和耐化学性能。
因此，硅烷改性聚氨酯材料在涂料、胶粘剂和密封材料等领域具有广泛的应用前景。
2. 实验方法2.1 材料准备以聚醚多元醇、异氰酸酯、二硅烷基烷基三聚体和其中间体为原料，按一定的配方比例混合制备硅烷改性聚氨酯材料。
其中，聚醚多元醇为主链材料，异氰酸酯为交联剂，二硅烷基烷基三聚体为硅烷改性剂，其中间体用于调节硅烷改性剂的官能团数量。
2.2 材料合成将聚醚多元醇和异氰酸酯按一定的摩尔比例混合，在惰性气氛下进行反应。
随后，向反应体系中加入二硅烷基烷基三聚体和其中间体，控制反应温度和时间，进行硅烷改性反应。
最终，通过溶剂蒸发或浸润法将反应产物制备成薄膜或涂层。
3. 结果与讨论3.1 物理性能对制备得到的硅烷改性聚氨酯材料进行物理性能测试，包括密度、粘度和玻璃化转变温度等。
实验结果显示，硅烷改性聚氨酯材料的物理性能与硅烷掺量和反应温度均有关系。
增加硅烷掺量可以提高材料的密度和粘度，而增加反应温度可以提高材料的玻璃化转变温度。
这些物理性能的提高可以改善材料的加工性能和使用寿命。
3.2 力学性能对硅烷改性聚氨酯材料的力学性能进行测试，包括拉伸强度、延伸率和硬度等。
实验结果表明，硅烷改性聚氨酯材料在拉伸强度和硬度方面具有显著的提高，而延伸率相对较低。
这是由于硅烷改性剂的引入使聚氨酯材料的分子链更加交联和致密，提高了材料的强度和硬度。
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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。