Page 120 - 《精细化工》2022年第3期

·542· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

[4]
材料引起了研究者的关注 。 油基多元醇（SOP），自制 [17] ，羟值为 166.33 mg
合成 WPU 的主要原料为异氰酸酯、多元醇， KOH/g，官能度为 5.6。
这些原料大多来源于不可再生的石油基原料，为了 Vector-22 型傅里叶变换红外光谱仪、Advance
促进可持续发展，迫切需要寻找石油基原料的可再 NEO-600 MHz 型核磁共振波谱仪，德国 Bruker 公
[5]
生代替品 。以植物油为原料代替 WPU 制备过程使 司；Tecnai G2 F20 S-TWIN 型透射电子显微镜、
[6]
用的多元醇已成为研究热点之一，如蓖麻油 、桐 Quanta 450 型扫描电子显微镜，美国 FEI 公司；Ultra
[7]
油 等。然而，该类生物基 WPU 的防污性能有待提 DLD 型 X 射线光电子能谱仪，英国 Kratos 公司；
高。聚二甲基硅氧烷（PDMS）中含有丰富的低表 Attension 型光学接触角测定仪（WCA），芬兰 Biolin
面能元素 Si，在室温下拥有较低的表面张力（20 公司；AI-7000-NGD 型伺服材料多功能高低温控制
mN/m） [8-9] ，在防污、防腐、防冰等方面具有诸多 试验机，高特威尔（东莞）有限公司；RE-2000E 型
应用 [10-12] 。以 PDMS 改性生物基 WPU 可结合有机 旋转蒸发仪，西安太康生物科技有限公司。
硅和 WPU 的优点，能够有效提高薄膜的耐水性、 1.2 方法
疏水性和防污性能 [13-14] 。然而 PDMS 较高的价格阻 1.2.1 PDMS 的合成
碍了其进一步在生物基 WPU 涂层中的应用，研究降 PDMS 合成路线如下所示：
低其制备成本的方法势在必行。甲氧基封端聚硅氧烷
有两种制备方法，一种是采用羟基封端聚硅氧烷与
甲氧基硅烷缩聚反应制备得到；另一种是采用乙烯基
封端聚硅氧烷与含氢甲氧基硅烷硅氢加成反应制备
得到 [15-16] 。这些制备方法均需对特定种类聚硅氧烷
进行改性制备，并且制备过程需要隔绝空气和高温 向 100 mL 三口烧瓶中依次加入 23.56 g 异丙
加热，过程较为复杂繁琐，增加了成本。二甲基二 醇，7.06 g Me 2 Si(OMe) 2 ，0.31 g 水，0.31 g 质量分
甲氧基硅烷〔Me 2 Si(OMe) 2 〕是一种简单的硅烷分子， 数为 1%的浓硫酸，室温下搅拌反应 60 min。将反应
其 Si 原子上的烷氧基具有活泼的化学性质，通过缩 产物在 60 ℃下减压蒸馏，除去异丙醇以及未反应
的 Me 2 Si(OMe) 2 ，分液取上层有机相得到 PDMS。
聚反应可生成聚硅氧烷的长链。此外，Me 2 Si(OMe) 2
成本较低，在室温下无需严苛反应条件即可进行缩 室温（25 ℃）下，PDMS 黏度为(41±2) mPa·s。
聚反应，大大降低了 PDMS 的制备成本。 1.2.2 PDMS/CWPU-SOP 乳液的制备
本研究提出以成本较低的 Me 2 Si(OMe) 2 为原 向干燥的 250 mL 三口烧瓶中依次加入 8.22 g
料，通过缩聚反应在室温下合成 PDMS，然后将 干燥除水的蓖麻油、1.90 g SOP、1.62 g 1.2.1 节制备
PDMS 通过 共混法引 入蓖麻油 基水性聚 氨酯 的 PDMS，均匀搅拌，再加入 8.54 g IPDI 和 0.18 g
（CWPU-SOP），制得 PDMS 改性的蓖麻油基水性 DBTDL，升温至 80 ℃反应 4 h。然后降温至 75 ℃，
聚氨酯乳液及其薄膜（PDMS/CWPU-SOP）。考察 加入 0.72 g DMPA（溶于 3.1 g NMP 中）扩链反应 2 h。
PDMS 含量对该聚氨酯薄膜防污性能、疏水性、耐 降温至 50 ℃后加入 2.33 g 丙酮降黏，并加入 0.55 g
水性以及机械性能的影响。旨在提供 PDMS 低成本、 TEA 进行成盐反应。降至室温后，加入 35.53 g 水
低能耗的制备方法，同时为低表面能防污涂层的制 进行高速剪切乳化，同时加入 0.11 g 后扩链剂乙二胺
备提供新的思路。 进行搅拌得到 PDMS 含量为 8%（以除去 PDMS、水、
丙酮外所有物质的质量计，下同）的 PDMS/CWPU-SOP
1 实验部分
乳液，将其命名为 PDMS/CWPU-SOP8。

1.1 试剂与仪器 其余乳液的制备方法同上，只需改变 PDMS 的
Me 2 Si(OMe) 2 ，AR，阿拉丁试剂（上海）有限 用量，将 PDMS 含量分别为 0、2%、4%、6%、10%
公司；蓖麻油，工业级，广州市阳航化工有限公司； 制得的产物分别命名为 CWPU-SOP、PDMS/CWPU-
异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、二月桂酸二丁基锡 SOP2、PDMS/CWPU-SOP4、PDMS/CWPU-SOP6、
（DBTDL）、二羟甲基丙酸（DMPA）、三乙胺（TEA）， PDMS/CWPU-SOP10。
AR，上海麦克林生化科技有限公司；异丙醇、乙二 1.2.3 PDMS/CWPU-SOP 薄膜的制备
胺、浓硫酸（质量分数为 98%）、N-甲基吡咯烷酮 将 1.2.2 节所得乳液（22.6 g）倒入聚四氟乙烯
（NMP），AR，天津市科密欧化学试剂有限公司； 板（10 cm×10 cm）中，室温下静置一周进行成膜。
丙酮，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；乌桕 将薄膜取出后置于干燥器中备用。