Page 121 - 《精细化工》2022年第3期

第 3 期 吕 斌，等: PDMS 改性蓖麻油基水性聚氨酯的制备及防污性能 ·543·

1.3 结构表征与性能测试 的甲基。如图 1a 所示，在 δ=0 处为与 Si 原子相连
1.3.1 结构表征 —CH 3 的化学位移，测试过程使用无 TMS 的 CDCl 3
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HNMR 测试：以无内标四甲基硅烷（TMS）的 作为溶剂，避免 TMS 在此处的出峰干扰。但对于分
氘代氯仿（CDCl 3 ）为溶剂。 子链两端甲氧基上氢的化学位移并不明显，可能是
FTIR 测试：将少量 PDMS 及 PDMS/CWPU-SOP8 由于长链 PDMS 分子成环，甲氧基被消耗导致其出
涂抹在 KBr 片上，然后用吹风机吹干，将薄片放置 峰减弱。图 1b 为 PDMS 的 FTIR 谱图。如图 1b 所
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在 FTIR 中进行测试。 示，2977 cm 处为与 Si 相连的甲基上 C—H 键的伸
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TEM 测试：将乳液稀释 2000 倍后滴于铜网上， 缩振动，1029 cm 处为—Si—O—Si—基团的伸缩振
并使用质量分数为 1%的磷钨酸染色处理，通过 动，这表明二甲基二甲氧基硅烷的甲氧基之间缩合
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TEM 观察乳胶粒形貌。 形成了—Si—O—Si—基团，结合 HNMR 结果可知，
SEM 测试：采用 SEM 对复合薄膜表面与截面 PDMS 已经合成。
的微观形貌进行观察以及能谱表征。薄膜在液氮中
淬断处理得到截面。然后分别将表面和截面朝上，喷金
处理后在电压为 3.0 kV 下，观察复合薄膜的微观形貌。
XPS 测试：采用 X 射线光电子能谱仪进行测试。
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其中，分析室真空度 1.3×l0 Pa，激发源采用 Al K a
射线，测试前使用氩离子枪对样品进行刻蚀。
1.3.2 性能测试
水接触角（WCA）测试：对薄膜亲疏水性以及
水接触角进行测定。25 ℃下测试，每个薄膜水接触
角测量 3 次，取其平均值。
耐水性能测试：按照文献[18]的方法，通过薄
膜在水中浸泡后质量相对于初始质量的变化来计算
吸水率。25 ℃下测试薄膜不同浸泡时间（0.5、1、2、
4、8、12、16 h）的吸水率。吸水率按式（1）计算：
W /%  (m  m ) / m  100 （1）
2 1 1
式中：W 为吸水率，%；m 1 、m 2 分别为薄膜干质量、
湿质量，g。
防污性能测试：按照文献[19]的方法，通过观

察不同 pH 的液体在薄膜滚落过程是否留痕考察其
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防污性能，测试过程中记录不同时间内液滴的滑动 图 1 PDMS 的 HNMR（a）和 FTIR（b）谱图
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Fig. 1 HNMR (a) and FTIR (b) spectra of PDMS
距离长度评价其薄膜防污性能。其中中性液滴为水，
酸性液滴为 pH 为 3 的 H 2 SO 4 溶液，碱性液滴为 pH 2.2 PDMS/CWPU-SOP8 的 FTIR 分析
为 11 的 NaOH 溶液，液滴体积为 0.1 mL，薄膜倾 图 2 为 CWPU-SOP、PDMS/CWPU-SOP8 的
斜角度为 45°。 FTIR 谱图。如图 2 所示，对于 CWPU-SOP 来说，
机械性能测试：使用哑铃状模具对薄膜进行切 3457 cm 处为氨基甲酸酯基团上 N—H 键的伸缩振
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割，得到宽度为 2.5 mm，长度为 4 cm 的测试样本。 动吸收峰 [20] ，3039~2786 cm 处为 C—H 键伸缩振
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测试过程中，两个夹具之间的标距长度为 25 mm， 动峰，1670 cm 处为 C==O 键的伸缩振动峰，1040 cm –1
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在室温下以 10 mm/min 的拉伸速度对膜样品进行测 处为 C—O 键的伸缩振动，1234 cm –1 处为—C—
量，得到拉伸强度以及断裂伸长率。平均测量 3 次 S—C—基团的伸缩振动。在 PDMS/CWPU-SOP8 的
取其平均值。 FTIR 谱图中，1021 cm 处为 PDMS 中—Si—O—Si—
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基团的伸缩振动。与 CWPU-SOP 相比，PDMS/
2 结果与讨论
CWPU-SOP8 的 N—H 键波数由 3457 cm –1 向
2.1 PDMS 的表征 3316 cm –1 低波数方向移动；—Si—O—Si—基团由
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–1
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图 1a 为 PDMS 的 HNMR 谱图。由 PDMS 分 1029 cm 向 1021 cm 低波数方向移动，这是由于
子结构式可知，其分子链中存在大量与 Si 原子相连 氨基甲酸酯基团中与 N 相连的 H 原子能够与