Page 58 - 201903

·404· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 36 卷

到 5%左右时，Si 元素在水性聚氨酯膜表面迁移率
几乎达到饱和。

a—衰减全反射；b—透射；c—吸收强度比
图 2 水性聚氨酯膜红外光谱图
Fig. 2 FTIR spectra of waterborne polyurethane films

–1
从图 2a 中可以看出，3699~3118 cm 为 N—H
–1
伸缩振动峰；1805~1601 cm 处为—C==O 振动吸收
–1
峰；而 2270 cm 没有出现异氰酸酯的特征吸收峰，
说明体系中异氰酸酯已完全参与反应。 3000~
–1
2800 cm 处为—CH 3 和—CH 2 的 C—H 伸缩振动吸
–1
收峰；1193~953 cm 处为水性聚氨酯中—C—O—C
的振动吸收峰，且此位置的有机硅吸收峰与 PPG 的
醚键吸收峰重合 [18] 。从图 2a 和 b 中可以看出，随着
–1
聚硅氧烷含量的增多，在 802 cm 处有明显的出峰，
图 3 水性聚氨酯膜的 XPS 谱图
且出峰强度随聚硅氧烷加入量增加而增强，同时甲 Fig. 3 XPS spectra of waterborne polyurethane films
–1
基、亚甲基的出峰强度也有所改变。802 cm 处的
出峰，是有机硅 Si—CH 3 键的振动吸收峰 [19] ，其强 表 4 水性聚氨酯膜表面元素含量
度增大说明样品中 Si—CH 3 基团含量增多。为了更 Table 4 Surface element content of waterborne polyurethane
films
好地分析样品中该基团随聚硅氧烷含量的变化，将
元素含量/%
Si—CH 3 基团吸收强度与甲基、亚甲基基团吸收强 样品编号
C N O Si
度比，随聚硅氧烷加入量变化作图，如图 2c 所示，
WPU1 76.44 3.04 20.52 0.00
可以看出，随着聚硅氧烷含量的增多，水性聚氨酯
WPU2 73.73 3.14 21.10 2.03
膜衰减全反射红外光谱中的 Si—CH 3 与甲基亚甲基 WPU3 65.89 3.27 23.35 7.49
振动吸收峰强度比值单调递增，而水性聚氨酯膜透 WPU4 63.34 2.61 23.65 10.40
射红外光谱中的 Si—CH 3 与甲基亚甲基振动吸收峰 WPU5 64.62 3.13 23.77 8.48
强度比先增大后趋于稳定，且透射光谱该比值小于 WPU6 63.71 3.12 23.85 9.32
对应的衰减全反射光谱比值。衰减全反射红外光谱
对样品进行测试时，主要是反映样品表面很浅的表 2.4 水性聚氨酯膜热稳定性
层特征，也就是样品表面特征。图 2c 结果表明，改 图 4 为水性聚氨酯胶膜的 TG 与 DTG 图，具体
性后的聚氨酯胶膜表面 Si—CH 3 基团含量大于样品 数据列于表 5。
中 Si—CH 3 基团平均含量。说明在水性聚氨酯成膜过
程中 Si—CH 3 基团迁移到膜表面。
2.3 水性聚氨酯膜表面组成
以 WPU1、6 为例测试了水性聚氨酯膜的 XPS
谱图，见图 3。表 4 为水性聚氨酯膜表面元素含量。
从图 3 中可以看出，相比于 WPU1，WPU6 有
明显 Si 元素峰。从表 4 可以看出，水性聚氨酯膜表
面的 Si 元素含量随着聚硅氧烷加入量的增加，先明
显增大，后基本保持不变。聚硅氧烷的质量分数达