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第 9 期 葛硕硕，等: 聚醚硅氧烷/聚半硅氧烷双重改性蓖麻油基水性聚氨酯 ·1507·

溶液，滴加两滴催化剂辛酸亚锡反应 1 h 后，添加 振动峰。而 1100 cm 1 左右的宽吸收峰由 1133 和
1
10 mL 丙酮以降低黏度，防止凝胶化。继续反应 2 h 1072 cm 两部分组成，分别归属于 Si—OH 和 Si—
后取样，测定—NCO 含量达到理论值（参考 HG/T O—Si 的不对称伸缩振动 [19] 。同时，在 1591 cm 1
2409—1992《聚氨酯预聚体中异氰酸酯基含量的测 处出现了苯环的特征吸收峰，但仅凭红外谱图只能
定》进行测定），随后降温至 50 ℃，加入三乙胺成 确定产物中的官能团，不能证明产物是 DDSQ-4OH。
盐 30 min，最后在冰水浴下加水乳化和乙二胺扩链，
高速搅拌 30 min 后，旋转蒸发除去丙酮，得到质量
分数约为 20%的 PEPSO/DDSQ- 4OH 复合改性蓖麻
油基水性聚氨酯乳液。
胶膜制备：将制备好的乳液均匀地滴加到聚四
氟乙烯板上，室温放置 12 h 后放入烘箱，50 ℃下
恒温干燥 48 h，制备得到纳米复合胶膜，放入干燥
器中备用。
1.4 性能测定

FTIR 分析：采用全反射傅里叶变换红外光谱仪
图 1 DDSQ-4OH 的红外光谱图
对 DDSQ-4OH 与复合膜样品进行 FTIR 测试，波数 Fig. 1 FTIR spectrum of DDSQ-4OH
1
-1
范围：500~4000cm 。 HNMR 分析：采用全数字化
核磁共振波谱仪对 DDSQ-4OH 进行结构鉴定，选用 为了进一步验证 DDSQ-4OH 的结构，对其进行
1
氘代氯仿作溶剂，四甲基硅烷（TMS）为内标物。 了 HNMR 表征，结果见图 2。
粒径分析：采用 Zeta 电位及纳米粒度分析仪进行乳
液粒径测试，蓖麻油基 WPU 乳液稀释至质量分数
为 0.1%，测试温度为 25 ℃，激光散射角为 90。
TEM 分析：采用透射电子显微镜观察水性聚氨酯乳
液粒子的微观形态，将乳液稀释至质量分数为
0.1%，并使用质量分数 2%的磷钨酸进行染色处理，
样品滴加到铜网上，干燥后进行测试。热重分析
（TGA）：采用热重分析仪进行热重测试，升温速
率 20 ℃/min，N 2 流量 20 mL/min，温度范围为

25~600 ℃。拉伸性能按照 GB/T 1040.3 进行测试，
1
图 2 DDSQ-4OH 的 HNMR 图
将成膜后的试样裁成哑铃形，采用膜拉伸强度测定 Fig. 2 HNMR spectrum of DDSQ-4OH
1
仪测定涂膜的拉伸强度和断裂伸长率，测试温度为
由图 2 可知，δ=1.6 处的峰归属于羟基中 H，
25 ℃，相对湿度为 65%~85%，拉伸速率为 50
mm/min，取 3 次实验平均值为最终结果。接触角测 δ=6.0~8.0 处的吸收峰归属于苯环上的质子；进一步
试：采用光学接触角测量仪对涂膜的亲、疏水性进 对二者峰面积进行积分，得到二者峰面积之比为 1∶
行测试，测定常温下超纯水对涂膜静态接触角的大 10。此结果与 DDSQ-4OH 结构式中氢原子的种类及
小，每个样品测量 3 次，取平均值。SEM 分析：采 个数比一致。综合红外和核磁谱图结果，证明产物
用场发射扫描电子显微镜（SEM）表征复合膜的断 即为 DDSQ-4OH。
面形貌，测试前样品需在液氮中淬断并进行表面喷 2.2 DDSQ-4OH 的热稳定性分析
金处理。 采用 TGA 对 DDSQ-4OH 的热稳定性进行分析，
2 结果与讨论 结果如图 3 所示。
从图 3 可以看出，在 300 ℃之前，DDSQ-4OH
2.1 四羟基八苯基双层笼型倍半硅氧烷（DDSQ- 没有明显的质量损失，初始分解温度（T 5% ）在 470 ℃
4OH）的结构表征 附近。热降解主要有两个失重过程，最大热失重速
DDSQ-4OH 的红外光谱图见图 1。 率处所对应温度分别为 472.5 和 606.0 ℃。这是由
1
图 1 中，3445 cm 处为—OH 的伸缩振动吸收 于 DDSQ-4OH 高温分解后结构发生重排，导致分解
1
峰，690~900 cm 处出现了苯基上 C—H 的面外弯 速率发生变化 [20] 。此外，无机 Si—O—Si 交联结构
1
曲振动峰，在 1450~1650 cm 间出现了苯环的骨架 优异的热稳定性，以及苯环在高温下的缩聚成炭反