前言
WPU(水性聚氨酯)與溶劑型PU(聚氨酯)相比，具有不燃、無毒、不污染環境、節省能源及易加工等特點。近年來，隨著溶劑價格的不斷高漲、人們環保意識的不斷增強以及環保法規的不斷完善，WPU取代溶劑型PU已成為重要的發展方向[1-4]。由于國內WPU 的研究起步較晚(20 世紀70 年代后期才開始)，發展也比較緩慢，故目前國內市場上PU膠粘劑仍多為溶劑型。如何研制出新一代WPU 膠粘劑用于替代溶劑型PU 膠粘劑，已成為該研究領域的熱點之一。然而，與溶劑型PU相比，由于成膜機制不同，WPU的膠膜不如溶劑型PU致密，導致膠膜缺陷較多，進而影響其使用性能，故WPU在涂料、皮革涂飾劑以及復合薄膜包裝等方面的應用受到一定的限制。
硅溶膠復合材料具有獨特的力學性能、光學性能、電學性能和磁學性能，不但能提升傳統材料的某些性能，而且還能促進這些產業的進一步發展，因而已引起了科技界和產業界的極大興趣。硅溶膠分子結構中存在的大量不同狀態羥基和不飽和殘鍵，可與WPU中的某些基團(如脲基、氨基甲酸酯等)發生鍵合作用或化學反應，從而提高了WPU的硬度、耐水性、耐熱性和化學穩定性;同時，羥基和不飽和殘鍵也可與基材表面的羥基發生鍵合作用，從而能進一步提高WPU的剝離強度。
鑒于目前市場上WPU 膠粘劑在使用過程中存在的某些缺點，為提高WPU 膠粘劑的綜合性能，本研究以硅溶膠作為WPU 改性劑，探討了其對WPU的性能、膠膜力學性能以及復合薄膜（詞條“薄膜”由行業大百科提供）的剝離強度、疏水性和耐熱性等影響，有望優選出綜合性能良好的改性WPU膠粘劑。
1· 試驗部分
1.1 試驗原料
聚酯多元醇，自制;二羥甲基丙酸(DMPA)，工業級，泰興市化學二廠;甲苯二異氰酸酯(TDI)，工業級，拜耳公司;二月桂酸二丁基（詞條“丁基”由行業大百科提供）錫(DBTDL)，工業級，北京化工三廠;三乙胺(TEA)，分析純，上海亭新化工試劑廠;丙酮、乙二胺(EDA)，分析純，上海凌峰化學試劑有限公司;硅溶膠，工業級，金壇市華東偶聯劑廠。
聚酯(PET)薄膜、聚乙烯(PE)薄膜，工業級，市售。
1.2 試驗儀器
Mastersizer3000hsa型激光粒度儀，Malvern儀表公司;SLX-A/C 型邵氏硬度計，上海新諾儀器設備有限公司;CMT5205型微機控制電子萬能拉力試驗機，MTS 工業系統(中國)有限公司;Pyris 1 TGA 型熱失重分析儀，美國PE公司;DSA100型光學接觸角測量儀，德國Kruss公司。
1.3 WPU 的制備
1.3.1 原料預處理
丙酮，使用前用分子篩浸泡7 d 以上，備用;聚酯多元醇，使用前在105 ℃時抽真空（詞條“真空”由行業大百科提供）脫水若干時間，冷卻（詞條“冷卻”由行業大百科提供）后置于干燥器中，備用。
1.3.2 WPU的合成
在帶有攪拌器和冷凝管的三口燒瓶中加入脫水處理過的聚酯多元醇、適量TDI、催化劑(DBTDL)，反應1 h;然后加入DMPA(期間可加入適量丙酮控制預聚體的黏度)，反應3 h;冷卻至室溫，加入硅溶膠，反應0.5 h;加入TEA中和成鹽，再加入EDA進行擴鏈反應，并在高速攪拌下加入去離子水乳化;最后減壓蒸餾除去丙酮，得到所需產品。
1.4 測試或表征
(1)粒徑及其分布：采用激光粒度儀進行測定。
(2)吸水率：將烘干至恒重的膠膜(質量為W0、尺寸為3 cm×3 cm×1 mm)室溫浸泡在水中，24 h 后取出，擦干表面水分并稱重(質量為W1)，則吸水率=(W1-W0)/W0。
(3)硬度：采用邵氏硬度計進行測定。
(4)水接觸角：采用光學接觸角測量儀進行測定。
(5)T-型剝離強度：按照GB/T 2791—1995 標準，采用電子萬能拉力試驗機進行測定(復合材料為PET薄膜與PE薄膜)。
(6)拉伸（詞條“拉伸”由行業大百科提供）性能(如拉伸強度、斷裂伸長率等)：按照GB/T 528—2009標準，采用電子萬能拉力試驗機進行測定。
(7)熱性能：采用熱失重分析(TGA)法進行表征(N2氣氛，流量為40 mL/min，升溫速率為10 K/min，取樣量為5 g)。
2· 結果與討論
2.1 硅溶膠對WPU 粒徑及其分布的影響
WPU的平均粒徑及峰寬如表1所示。由表1可知：隨著硅溶膠摻量的不斷增加，WPU的平均粒徑和峰寬逐漸增大(平均粒徑由1%硅溶膠時的45.3 nm增至10%硅溶膠時的74.7 nm)，這與PU分子之間的離子相互作用及縮合作用有關。
2.2 硅溶膠對WPU 膠膜硬度和耐水性的影響
表2 為硅溶膠摻量對WPU 膠膜硬度和耐水性的影響。由表2可知：隨著硅溶膠摻量的不斷增加，WPU膠膜的硬度基本上呈上升趨勢，而吸水率卻逐漸降低(即膠膜的耐水性提高)。
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