這是由于硅溶膠表面含有大量羥基，而這些羥基可與WPU中的脲基、氨基甲酸酯等極性基團(tuán)發(fā)生鍵合作用，從而提高了WPU 的交聯(lián)密度，進(jìn)而提高了WPU 膠膜的硬度和耐水性，這與Yang 等[5]、Jeon等[6]的研究結(jié)果相一致。
2.3 硅溶膠對(duì)WPU 膠膜疏水性的影響
液體在固體表面上的接觸角可判斷液體對(duì)固體的潤(rùn)濕性能，材料表面水接觸角的大小基本上反映了其疏水性的大小[7]。對(duì)同種液體而言，液體在固體表面的接觸角越大，其對(duì)固體的潤(rùn)濕性也就越差。表3 列出了室溫(25 ℃)時(shí)硅溶膠摻量對(duì)WPU膠膜水接觸角的影響。
由表3可知：隨著硅溶膠摻量的不斷增加，膠膜的水接觸角隨之增大(由65.2°增至87.1°)，說明膠膜的疏水性增強(qiáng)，這與膠膜吸水率的試驗(yàn)結(jié)果相一致。硅溶膠的引入雖提高了膠膜的水接觸角，但對(duì)膠粘劑與基材的潤(rùn)濕性有不利影響，故硅溶膠不是添加得越多越好，而是要根據(jù)其使用性能及膠膜的力學(xué)性能等進(jìn)行選擇。
2.4 硅溶膠對(duì)復(fù)合薄膜剝離強(qiáng)度的影響
硅溶膠摻量對(duì)復(fù)合薄膜剝離強(qiáng)度的影響如表4所示。
由表4可知：隨著硅溶膠摻量的不斷增加，復(fù)合薄膜的剝離強(qiáng)度呈先升后降態(tài)勢(shì)，并且在w(硅溶膠)=5%時(shí)相對(duì)最大。
這是由于硅溶膠的表面富含大量不飽和鍵和羥基，一方面可與WPU 中的極性基團(tuán)發(fā)生鍵合作用(物理交聯(lián)點(diǎn)增大)，使體系內(nèi)聚力（詞條“內(nèi)聚力”由行業(yè)大百科提供）得到提高;另一方面，其表面的羥基也可與塑料薄膜表面的極性基團(tuán)形成氫鍵，從而提高了粘接力;同時(shí)，在乳化過程中，其表面部分羥基也可與水解（詞條“水解”由行業(yè)大百科提供）后的硅醇縮合(見圖1)，使聚合物的Mr(相對(duì)分子質(zhì)量)增大，內(nèi)聚能增加。上述3種因素共同作用的結(jié)果，使復(fù)合薄膜的剝離強(qiáng)度隨硅溶膠摻量增加而增大;然而，當(dāng)硅溶膠摻量過多時(shí)，PU 的內(nèi)聚能繼續(xù)增大，疏水性增強(qiáng)，不利于WPU 對(duì)塑料薄膜的潤(rùn)濕作用;當(dāng)膠粘劑本身的內(nèi)聚強(qiáng)度大于膠粘劑與塑料薄膜之間的粘接強(qiáng)度時(shí)，剝離強(qiáng)度開始下降，破壞類型也由內(nèi)聚破壞轉(zhuǎn)變?yōu)轲じ狡茐摹?/P>
2.5 硅溶膠對(duì)WPU 膠膜力學(xué)性能的影響
WPU具有優(yōu)良的耐磨性（詞條“耐磨性”由行業(yè)大百科提供），即具有優(yōu)良的力學(xué)性能，但由于配方及工藝的差別，WPU 會(huì)表現(xiàn)出不同的力學(xué)性能。表5 為硅溶膠摻量對(duì)WPU 膠膜拉伸強(qiáng)度及斷裂（詞條“斷裂”由行業(yè)大百科提供）伸長(zhǎng)率的影響。由表5可知：WPU膠膜的拉伸強(qiáng)度隨硅溶膠摻量增加而增大，而斷裂伸長(zhǎng)率則呈先升后降態(tài)勢(shì)，并且在w(硅溶膠)=5%時(shí)相對(duì)最大。
這是由以下3 個(gè)原因?qū)е碌腫8]：①硅溶膠與PU之間的離子相互作用，減小了拉伸過程中分子鏈間的滑移;②硅溶膠在拉伸過程中可能扮演成核劑的作用，促進(jìn)了軟段部分的結(jié)晶;③硅溶膠可能起到物理交聯(lián)點(diǎn)的作用，從而提高了復(fù)合膠膜的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率。然而，當(dāng)硅溶膠摻量過多時(shí)，PU體系的物理交聯(lián)點(diǎn)過多，阻礙了分子鏈的運(yùn)動(dòng)，故WPU膠膜的脆性增大、斷裂伸長(zhǎng)率降低。
2.6 WPU 膠膜的熱穩(wěn)定性
圖2 為硅溶膠摻量分別為0 和5%時(shí)WPU 膠膜的TGA 曲線。由圖2 可知：兩種樣品均有3 個(gè)明顯的熱降解區(qū)域，說明改性前后WPU 膠膜均至少有3 個(gè)不同特性的降解階段;純WPU 的3 個(gè)降解階段發(fā)生在180~225 ℃、225~330 ℃和330~450 ℃范圍內(nèi)，改性WPU 的3 個(gè)降解階段則分別發(fā)生在220~315 ℃、315~360 ℃和360~450 ℃范圍內(nèi);改性后膠膜的TGA曲線向右平移，說明其耐熱性提高。
這是由于WPU 與硅溶膠中SiO2 之間的氫鍵作用及本身較高的熱穩(wěn)定性，使得改性WPU的熱穩(wěn)定性提高[9]，這與Yang等[5]、Jeon等[6]和張勝文等[10]的研究結(jié)果相一致。
3 ·結(jié)語(yǔ)
以硅溶膠作為WPU的改性劑，探討了硅溶膠摻量對(duì)WPU 及其膠膜的力學(xué)性能、剝離強(qiáng)度、疏水性和耐熱性等影響。
(1)隨著硅溶膠摻量的不斷增加，WPU 膠膜的硬度增大、吸水率降低(即耐水性提高)且疏水性增強(qiáng)，乳液的平均粒徑增大。
(2)適量的硅溶膠能顯著提高復(fù)合薄膜的剝離強(qiáng)度;當(dāng)w(硅溶膠)=5%時(shí)，復(fù)合薄膜的剝離強(qiáng)度(為5.0 N/25 mm)相對(duì)最大;繼續(xù)增加硅溶膠的摻量，剝離強(qiáng)度反而降低。
(3)當(dāng)w(硅溶膠)=5%時(shí)，改性WPU 膠膜的斷裂伸長(zhǎng)率(為1 658%)相對(duì)最大，熱穩(wěn)定性略有提高。
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