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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 ·1509·

2.5 DDSQ-4OH 改性聚氨酯的形貌测试 炭量也变大。这是因为：（1）DDSQ-4OH 的引入带
加入不同用量 DDSQ-4OH 时，聚氨酯复合材料 来了额外的热容，因此需要更高的温度和更多的热
的 SEM 图见图 7。 量才能使 WPU 主链发生分解；（2）DDSQ-4OH 以
串珠的形式被引入到蓖麻油基 WPU 复合材料的主
链中，由于其独特的刚性结构嵌入在蓖麻油基 WPU
复合材料的分子链中，抑制了分子链的运动，因此
延缓了氨基甲酸酯的分解 [25] ；（3）DDSQ-4OH 分解
后形成的残留物 SiO 2 包裹并覆盖在 WPU 复合材料
上，阻止了气相与 WPU 复合材料之间的传质和传
热，从而提高了 WPU 复合材料的热稳定性 [26] 。

a—2%；b—4%；c—6%；d—8%
图 7 不同用量 DDSQ-4OH 聚氨酯复合材料的 SEM 图
Fig. 7 SEM cross-sectional images of nanocomposites
with different DDSQ-4OH contents

如图 7 所示，DDSQ-4OH 颗粒以纳米尺寸均匀
分散于 WPU 基体中，且随着 DDSQ-4OH 用量的增
图 8 不同 WPU 复合材料的热重曲线
加，颗粒分布越来越紧凑，体积也越来越大。在 Fig. 8 TGA curves of different WPU films
DDSQ-4OH 用量较低时，WPU 复合材料中粒子为
相对均匀的结构，且表面比较光滑，随着 DDSQ-4OH 表 2 不同 WPU 复合材料的热失重数据
用量的增加，分散的颗粒逐渐渗入有机基质，小颗 Table 2 Thermal degradation behavior of the films
粒逐渐团聚成较大颗粒。这是因为 DDSQ-4OH 具有 T 5%/℃ T 50%/℃ 250 ℃ 500 ℃
很强的聚集效应，这些强物理作用可能是由于苯环 残炭量/% 残炭量/%
WPU-15 227.00 353.00 91.66 3.28
的化学惰性使得 WPU 预聚体与 DDSQ-4OH 结构中
WPU-15-2 243.00 354.50 93.83 3.32
的 4 个羟基发生强烈交联作用。此外，DDSQ-4OH
WPU-15-4 233.00 354.50 92.44 3.65
作为原料通过化学键接入 WPU 大分子中，这可能 WPU-15-6 239.50 357.00 93.29 3.78
会导致 DDSQ-4OH 分子之间发生不同程度的团聚 WPU-15-8 249.50 359.50 94.96 3.85
现象。因此，SEM 中 DDSQ-4OH 粒子尺寸变大。 注：T 50%表示胶膜热分解 50%时对应的温度。
尽管 DDSQ-4OH 粒子仍不可避免的发生了团聚现
象（如图 7d 中箭头所示），但 DDSQ-4OH 在 WPU 2.7 DDSQ-4OH 改性聚氨酯的力学性能测试
复合材料的基体中总体分布较均匀 [22] 。 蓖麻油基 WPU 复合材料的拉伸曲线如图 9 所
2.6 DDSQ-4OH 改性聚氨酯的热分解性能分析 示。整体看来，蓖麻油基 WPU 复合材料的拉伸强
不同用量 DDSQ-4OH 改性蓖麻油基 WPU 胶膜 度随着 DDSQ-4OH 用量的增加出现先增大后减小
的热失重曲线见图 8。 的现象。单纯 PEPSO 改性的蓖麻油基 WPU 的拉伸
由图 8 可知，蓖麻油基 WPU 复合材料的第 1 强度和断裂伸长率分别为 9.7 MPa 和 590.5%。当
个热分解行为发生在 200~350 ℃，为复合材料硬段 DDSQ-4OH 用量为 6%时，拉伸强度为 16.0 MPa，
中重复的氨基甲酸酯的断裂分解所致，在 350~ 改性后 WPU 复合材料的拉伸强度变大。但是当
450 ℃出现了第 2 个热分解行为，这是蓖麻油基 WPU DDSQ-4OH 用量高于 6%后，改性后 WPU 复合材料
复合材料软段中蓖麻油主链的受热分解所致 [23-24] 。 的拉伸强度却下降。这可能是因为：当 DDSQ- 4OH
T 5% 具体数值如表 2 所示。 用量增加后，由于纳米粒子之间的强引力作用产生
由表 2 可以看出，当 DDSQ-4OH 用量为 8%时， 了团聚现象，这些团聚体堆积在 WPU 复合材料的
与单纯 PEPSO 改性的蓖麻油基 WPU 材料相比，初 基体中，在施加拉力后，DDSQ-4OH 被均匀分散在
始热分解温度提高了 22.5 ℃，而且 500 ℃时的残 WPU 复合材料主链中，由于 DDSQ-4OH 粒子刚性