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第 3 期 胡 俊，等: 聚硅氧烷改性水性聚氨酯的合成及其表面性能 ·401·

剂等领域有广泛的应用 [4-8] 。但与溶剂型聚氨酯相 （UC3667，M n =3443），工业级，嘉兴联合化学有限
比，水性聚氨酯的力学性能、热稳定性、表面性能 公司；异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI），工业级，德国
比较差，使水性聚氨酯的应用受到极大限制。为弥 Bayer 公司；1,4-丁二醇(BDO)，分析纯，中国医药
补水性聚氨酯的不足，研究者大多采用改性的方法 （ 集团） 上海 化学试 剂公 司；二 羟甲 基丙 酸
来增强水性聚氨酯的性能。 （DMPA），工业级，Perstop 公司；三乙胺（TEA），
有机硅具有耐高低温性能、疏水性、柔韧性、 分析纯，上海宁新化工试剂厂；乙二胺（EDA），分
[9]
化学和热稳定性、表面张力低等特殊性能 。将有 析纯，济南实用精细化工厂；丙酮（AC），分析纯，
机硅与水性聚氨酯结合起来，能够弥补水性聚氨酯 上海申博化工有限公司；辛酸亚锡（T9）、二月桂酸
自身的缺陷 [10-11] 。这也促使了有机硅改性水性聚氨 二丁基锡（T12），分析纯，上海化学试剂有限公司
酯的研究倍受青睐。葛硕硕 [12] 等以聚醚硅氧烷二元 试剂一厂。
醇（PEPSO）改性蓖麻油基水性聚氨酯，水性聚氨 KDC-16H 低速离心机，安徽中科中佳科学有限
酯热稳定性提高，耐低温性能改善；且提高了材料 公司；Malvern ZetaSizer Nano-ZS90 激光粒度仪，
的疏水性及拉伸强度。Go [13] 等合成了聚二甲基硅氧 英国马尔文公司；Nexus-870 型红外光谱仪（ATR），
烷（PDMS）改性丙烯酸水性聚氨酯，聚氨酯的拉 美国 Nicolet 公司；XWL-500 电子拉力实验机，深
伸强度、疏水性、柔韧性、透气性都得到提高。余 圳市新三思材料检测有限公司；Pyris-1 型热重分析
晨曦 [14] 等制备了一系列聚硅氧烷改性聚氨酯/环氧
仪，美国 PE 公司;SDC-100 接触角测定仪，东莞市
树脂互穿聚合物网络, 聚合物的表面疏水性增强，
晟鼎精密仪器有限公司；250Xi 型 X 射线光电子能
拉伸强度降低。虽然目前有机硅改性水性聚氨酯研
谱仪，美国 ESCALAB 公司。
究很多，但是聚硅氧烷的加入对水性聚氨酯表面性
1.2 水性聚氨酯的合成
能的研究甚少。
在干燥氮气保护下，取计量的真空脱水后的
本文合成了一系列聚硅氧烷改性水性聚氨酯材
UC3667 加入装有温度计、回流冷凝管、搅拌杆的
料，通过红外衰减全反射谱图和透射谱图对比，研
250 mL 的四口烧瓶中，再加入计量的 IPDI，0.04 g
究了聚硅氧烷在成膜过程中向水性聚氨酯膜表面迁
T9 和 2.5 mL AC，待混合均匀后升温至（96±2）℃
移的趋势，并通过一系列表征，探讨了水性聚氨酯
反应 1.5 h；然后降温至 50 ℃以下，加入计量的真
膜表面硅含量的变化，以及聚硅氧烷加入量对水性
空脱水后的 PPG, 升温至（96±2）℃反应 1.5 h；再
聚氨酯膜的接触角、表面能、热稳定性和力学性能
次降温至 50 ℃以下，依次加入计量的 DMPA、BDO
的影响。以期为水性聚氨酯表面性能的研究提供理
及适量 AC 调节黏度，在（80±2）℃反应 1 h，然后加
论依据。
入 0.06 g T9、0.02 g T12、AC 在（70±2）℃反应 4 h。
1 实验部分 降温至 40 ℃，加入适量 AC 和计量的 TEA，将预聚
体中和至 pH=7，2 min 后加入 140 mL 去离子水高速
1.1 试剂与仪器 剪切分散，制得水性聚氨酯乳液，滴加计量的 EDA
聚氧化丙烯二醇（PPG，M n =2000），工业级， 对其进行后扩链 20 min，即得水性聚氨酯分散液。
上海高桥石化公司；双羟基亲水性聚硅氧烷多元醇 合成路线如下所示，具体成分如表 1 所示。