Page 216 - 《精细化工》2020年第8期

·1714· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

T 10% 提高了 23.5%；当 IPDI-Si 含量提高到 3%时， 致密性，从而使膜的疏水性能增强 [18] 。
2.6 力学与断裂面分析
T 10% 达到 306.1 ℃，相对于未改性丙烯酸树脂的 T 10%
提高了 31.1%；当 IPDI-Si 含量为 4%时，T 10% 达到 图 5 为不同 IPDI-Si含量改性丙烯酸树脂水分散
316.3 ℃，相对于未改性丙烯酸树脂提高了 35.5%。 体膜的断裂伸长率与拉伸强度。
这是由于随着 IPDI-Si 的加入，聚合物体系中高键能
的 Si—O 键和较稳定的异氰酸酯六元环不断增加，
导致分解体系所需能量明显增加；另一方面，经
IPDI-Si 改性后的聚合物 PISA 体系所含的乙氧基硅
烷水解，缩合形成 Si—O—Si 交联网状结构，在增
强结构稳定性的同时，较好地提高了胶膜表层的致
密度，从而实现改性聚合物热稳定性的提高 [17] 。

表 1 PISA 膜的热失重数据
Table 1 TGA data of PISA films

样品 T 10% /℃ T 50% /℃
图 5 不同 IPDI-Si 含量 PISA 膜断裂伸长率与拉伸强度
PISA0 233.4 395.5
Fig. 5 Tensile strength and elongation at break of different
PISA1 288.3 401.7 PISA films
PISA2 299.8 407.9
PISA3 306.1 420.0 由图 5 可知，膜的拉伸强度及断裂伸长率与
PISA4 316.3 419.1 IPDI-Si 的含量呈现出密切的联系。未经改性的丙烯
酸树脂水分散体膜的抗拉强度为 4.5 MPa，而经 1%、
2.5 附着力、硬度和接触角分析
2%、3%、4% IPDI-Si 改性后的丙烯酸树脂水分散体
表 2 为改性前后 PISA 膜的附着力、硬度和接
膜的抗拉强度分别提高到 5.2、6.9、9.4、10.8 MPa。
触角数据。 这是由于 IPDI-Si 的加入有效地增加了丙烯酸树脂

表 2 PISA 膜的附着力、硬度和水接触角 水分散体交联结构密度，随着 IPDI-Si 含量的增加，
Table 2 Adhesion, hardness and water contact angles of PISA 交联密度不断增大，膜的拉伸强度也不断提高。但
films
随着 IPDI-Si 含量的进一步提高，当 IPDI-Si 含量为
样品 附着力/级 硬度 水接触角/(°)
4%时，膜拉伸强度增长出现明显折点，增长率出现
PISA0 4 HB 67.8
明显降低。也就是说当 IPDI-Si 含量增加到一定量
PISA1 3 HB 74.3
时，其对丙烯酸树脂水分散体膜拉伸强度的提高作
PISA2 2 H 86.6
用就不再显著。与此同时，随着 IPDI-Si 含量的提高，
PISA3 1 2H 96.1
改性后的丙烯酸树脂水分散体膜的断裂伸长率不断
PISA4 1 2H 97.2
降低。当 IPDI-Si 含量提高到 4%时，膜的断裂伸长
由表 2 可知，随着 IPDI-Si 含量的增加，PISA 率曲线也出现明显折点，断裂伸长率降低程度明显
膜的附着力与硬度在一定范围内呈增加趋势。当 增大。其中，PISA3 膜力学性能最优，其拉伸强度
IPDI-Si 含量提高到 3%时，膜的附着力达到 1 级， 和断裂伸长率分别为 9.4 MPa 和 385%。
硬度达到 2H。与此同时，随着 IPDI-Si 含量的增加， 通过 SEM 观察膜拉伸断面形貌来进一步研究
PISA 膜的水接触角也不断增大。涂层水接触角反映 改性前后丙烯酸树脂膜材料力学性能变化的机理，结
了膜的疏水性能，水接触角越大，说明膜表面能越 果见图 6。
低，疏水性能越好。与未经 IPDI-Si 改性的 PISA0 从图 6 可以看出，未经 IPDI-Si 改性的丙烯酸树
膜相比，经 IPDI-Si 改性的 PISA 膜的水接触角出现 脂膜的断面比较光滑（图 6a），说明未经 IPDI-Si 改
明显的增大。当 IPDI-Si 的含量提高到 3%时，PISA3 性的丙烯酸树脂膜较脆，是典型的线性共聚体 [19] 。
膜的水接触角达到 96.1°，比 PISA0 膜提高了 28.3°， 而经 IPDI-Si 改性后的丙烯酸树脂膜断面变得粗糙
这说明经 IPDI-Si 改性后的 PISA 膜的疏水性能得到 （图 6b~c），其中 PISA3 膜的断口（图 6c）较其他
了很大的提高。这是因为，IPDI-Si 的加入可以显著 膜断面更加粗糙，表面纹理结构更加明显。这表明
地降低 PISA 膜的表面能，与此同时硅氧烷的水解 经过 IPDI-Si 改性后的丙烯酸树脂膜表现出更好的
缩合可以使膜表面呈现出交联结构，提高膜表面的 力学性能，这可能是由于 IPDI-Si 的加入使得改性丙