硅烷化聚氨酯及其密封胶的制备和性能研究

增塑剂对硅烷化聚氨酯密封胶性能的影响以自制的硅烷化聚氨酯预聚物为主要原料,配合补强填料、增量填料、固化催化剂等配制成湿固化硅烷化聚氨酯(SPU)密封胶。

通过溶胀实验和动态力学性能分析,讨论了增塑剂对SPU 密封胶的溶胀性能、增塑效率以及力学性能的影响。

结果表明,氯化石蜡-52、白油和液体石蜡三种增塑剂中,以氯化石蜡-52与SPU的相容性最好、增塑效率最高;当氯化石蜡-52用量为10份时,密封胶拉伸强度为1.65MPa、断裂伸长率为335%、邵A硬度为37。

增塑剂对硅烷化聚氨酯密封胶性能的影响0前言硅烷化聚氨酯(SPU)密封胶具有硅酮和聚氨酯的优点,改善了通用聚氨酯密封胶胶层易起泡、在无孔基材(如玻璃、金属等)表面不能直接涂胶的不足,又具有硅酮密封胶的固化速率快、粘接性能好等特点,良好的综合性能使其能够在建筑密封、汽车前后挡风玻璃密封等要求较高的领域得到广泛应用[1-6]。

因此,SPU密封胶已成为近年来国内密封胶行业研究和开发的热点。

关于增塑剂对聚合物的增塑机理,可用已有的润滑性理论、凝胶理论与自由体积理论来阐述,其中被广泛接受的是自由体积理论[7-8]。

自由体积理论认为如果一种聚合物的自由体积在某一温度下发生变化,则其玻璃化转变温度(Tg)将随之改变。

而增塑剂增塑的聚合物体系的自由体积比不增塑的聚合物大,则Tg也比不增塑的聚合物要低,因此,可以用Tg值降低多少来衡量增塑剂的增塑效率。

本文通过溶胀实验和动态力学性能分析,讨论了氯化石蜡-52、白油和液体石蜡三种增塑剂对SPU密封胶的溶胀性能、增塑效率以及力学性能的影响。

1实验部分1.1实验原料硅烷化聚氨酯,自制;纳米碳酸钙(0.04￣0.2μm),恩平市广平化工实业有限公司;轻质碳酸钙(1250目),江西高峰化工有限公司;气相二氧化硅(0.2￣0.3μm),Carbot公司;白油、氯化石蜡-52、液体石蜡,市售;二月桂酸二丁基锡,上海敏晨化工有限公司;以上原料均为工业级。

硅烷改性水性聚氨酯的制备和性能研究摘要：本文对硅烷改性水性聚氨酯的制备方法和性能进行了研究。

通过改变硅烷添加量和反应条件，得到了不同硅烷改性水性聚氨酯的样品，并对其物理性能进行了测试。

实验结果表明，硅烷的添加可以显著改善水溶性聚氨酯的耐磨性、硬度和耐久性。

1. 引言水性聚氨酯作为一种环保型涂料材料，具有良好的附着性、抗冲击性和耐磨性等特点，被广泛应用于家具、汽车、建筑等行业。

然而，水性聚氨酯在一些特殊环境下的性能还有待改善。

为了提高水性聚氨酯的性能，许多研究者开始探索添加不同功能化合物来改性聚氨酯的方法。

硅烷在聚氨酯材料中具有独特的性质，可以提高材料的耐磨性、硬度和耐久性。

因此，将硅烷引入水性聚氨酯中，可以进一步提高其性能，并满足特定应用领域的需求。

2. 实验方法2.1 材料本实验使用的材料包括聚醚多元醇、二异氰酸酯、硅烷、有机溶剂和助剂。

2.2 制备方法首先，将聚醚多元醇、二异氰酸酯和有机溶剂按一定比例混合，并在一定温度下反应一段时间，制备水性聚氨酯树脂。

然后，将硅烷逐渐添加到水性聚氨酯树脂中，并继续搅拌反应一段时间，以确保硅烷均匀分散在聚氨酯中。

最后，将助剂加入混合物中，搅拌均匀后得到硅烷改性水性聚氨酯。

3. 结果与讨论3.1 形态观察通过扫描电子显微镜观察硅烷改性水性聚氨酯的表面形态，发现添加硅烷后，聚氨酯表面出现了一层均匀的硅烷膜。

硅烷膜有助于提高水性聚氨酯的耐磨性和硬度。

3.2 力学性能测试使用万能材料试验机测试硅烷改性水性聚氨酯的硬度、强度和弹性模量。

实验结果表明，硅烷的添加可以显著提高水性聚氨酯的硬度和强度，同时不影响其弹性模量。

3.3 耐久性测试将硅烷改性水性聚氨酯样品置于一定湿度和温度条件下进行耐久性测试。

测试结果显示，在相同条件下，硅烷改性水性聚氨酯的耐久性比普通水性聚氨酯更好，更能抵抗湿度和温度的影响。

4. 结论通过添加硅烷改性水性聚氨酯的制备方法和性能研究，我们得出以下结论：1. 硅烷的添加可以形成均匀的硅烷膜，提高水性聚氨酯的耐磨性和硬度；2. 硅烷的添加不影响水性聚氨酯的弹性模量，保持了其良好的弹性特性；3. 硅烷改性水性聚氨酯具有较好的耐久性，能更好地应对湿度和温度的影响。

硅烷化聚氨酯的制备、结构与性能及其应用研究的开题报
告
一、选题背景
聚氨酯材料广泛应用于建筑、汽车、航空、电气以及医药领域等众多领域。

然而，常规的聚氨酯材料具有脆化易纵向裂纹、防水性能不佳等缺陷。

而多数研究表明，硅
烷化聚氨酯具有较好的耐久性、热稳定性和防水性能，且不易出现上述缺陷。

二、研究目的
本次研究旨在制备硅烷化聚氨酯，并研究其结构、性能及应用。

具体目标如下：
1.优化硅烷化聚氨酯的制备工艺，获得高质量的聚氨酯材料。

2.采用不同的实验方法，研究硅烷化聚氨酯的分子结构与结构性能的关系。

3.评估硅烷化聚氨酯材料的力学性质、热稳定性、防水性能等性质。

4.探究硅烷化聚氨酯材料在建筑、汽车、医药领域等应用方面的潜在价值。

三、研究内容
本次研究的主要内容包括以下方面：
1.对硅烷化聚氨酯制备工艺进行优化，并对材料进行表征。

2.采用核磁共振（NMR）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）以及拉曼光谱等技术，研究硅烷化聚氨酯在分子结构方面的特点。

3.测试硅烷化聚氨酯材料的力学性能、水分吸收率，以及耐热性能。

4.利用硅烷化聚氨酯材料制备防水、耐高温的涂料和密封胶，并对其应用性能进行评估。

四、研究意义
防水材料和密封胶在国家的经济建设和国防建设中具有重要地位和广泛应用，而硅烷化聚氨酯是一种优异的材料。

研究硅烷化聚氨酯的制备工艺与性能，对于提高材
料的耐用性和稳定性，以及拓展其应用领域具有重要意义。

本次研究的成果将有助于
推动硅烷化聚氨酯在防水与密封等领域的应用，同时也会为相关企业提供新的技术与
产品。

硅烷改性聚氨酯的制备及其性能研究聚氨酯是一种具有优异性能的高分子材料，它在机械性能、热稳定性、化学稳定性、电气性能等方面表现出色，因此被广泛应用于包装材料、建筑保温材料、汽车制造及其他领域。

但是，传统聚氨酯的力学性能以及耐热、耐化学性等方面仍有提升空间。

硅烷改性聚氨酯在这种情况下应运而生，且其具有优异的耐候性和耐热性。

硅烷改性聚氨酯的制备方法主要分为两类：一种是先制备聚氨酯，再通过添加硅烷改性剂来改性；另一种是在聚氨酯合成反应中直接添加硅烷改性剂。

其中，直接添加法由于在反应中添加硅烷改性剂，可以减少工艺流程，降低成本，也有助于在合成过程中提高硅烷改性剂的分散性。

硅烷改性剂在聚氨酯中的作用主要有以下几点：1.改善界面相容性。

硅烷分子中含有高活性的硅氧键，而聚氨酯具有氢键基团，二者可以通过键合反应使整体物性得到提升。

2.改善耐候性和耐热性。

硅烷分子中的硅氧键不容易被热熔和氧化，具有很好的耐热性；同时硅烷分子与聚氨酯的相容性可以使得聚氨酯的耐候性得到提升，大大延长使用寿命。

3.提高物理力学性能。

硅烷改性聚氨酯可以提高聚氨酯的力学性能，其中包括强度、韧性、延展性等。

4.提高耐化学性。

硅烷改性聚氨酯具有良好的耐酸碱和耐溶剂性能，使得其能够应用于更为恶劣的环境中。

硅烷改性聚氨酯的性能还与硅烷改性剂的结构、含量有关。

不同硅烷改性剂的分子结构和含量不同，被改性后的聚氨酯性能表现也不同。

例如，我们可以将丙烯酰氧乙基三甲氧基硅烷作为硅烷改性剂，添加到聚氨酯合成反应中，制备出一种硅烷改性聚氨酯。

在对比传统聚氨酯和硅烷改性聚氨酯的性能时，发现硅烷改性聚氨酯的拉伸强度、断裂延伸率、耐候性等性能指标均优于传统聚氨酯。

这是由于硅烷分子与聚氨酯分子发生了键合反应，提高了聚氨酯的界面相容性和物理力学性能。

值得注意的是，硅烷改性聚氨酯的制备和应用还存在一些问题。

例如，硅烷改性剂的加入量过大会导致聚合反应难以进行或产生物理性质方面的问题；硅烷改性聚氨酯的改性效果并不是每种硅烷改性剂都比传统聚氨酯更优秀，需要针对具体应用进行选择。

单组分硅烷封端聚氨酯密封胶的制备主要原料 TDI一80/20(甲苯二异氰酸酯)，工业品，日本三井化学株式会社;聚醚多元醇，工业品，天津第三石油化工厂;DIDP(邻苯二甲酸二异癸酯)，工业品，美国美孚公司;纳米碳酸钙，工业品，上海卓越纳米新材料股份有限公司;KH一550(r-氨丙基三乙氧基硅烷)，工业品，广州市金虎化工有限公司;A一189(弘巯基丙基三甲氧基硅烷)，工业品，进口;Y一9669(N一苯基一卜氨丙基三甲氧基硅烷)，工业品，德国进口;A一17l(乙烯基三甲氧基硅烷)，工业品，美国联碳;辛酸亚锡，工业品，华信化工有限公司;Tinuvin 213紫外线吸收剂，工业品，瑞士Ciba Specialty(2hemicals;助催化剂，自制;磷酸，工业品，市售。

(2)配胶将配方量的聚醚多元醇加入反应釜中，于120℃下真空脱水。

降温加入磷酸和TDI、有机锡，于(80±2)℃下反应4h，取样测NC()含量合格后降温即得预聚体。

向预聚体中加入硅烷封端剂，于65℃下反应，取样测试其NCO含量，直到游离的Nc0消失。

降温加人DIDP，搅拌均匀待用。

将端NC()已封端的预聚体加入混合釜，加入处理好的填料、催化剂等助剂，真空下混合均匀出料。

(3)主要影响因素①聚醚多元醇的选择在n(NC0)：n(0H)=2时用Y一9659做封端剂，可见二元醇和三元醇的配比为0.5左右为佳。

②封端剂的选择用常用的硅烷类封端剂Y一9669作封端剂配制的密封胶的性能较佳。

这是由于Y一9669为三硅氧烷基封端剂，其封端的预聚体制得的密封胶固化交联反应快，交联密度大，刚性大，且分子结构中含有苯环，增加了分子间的作用力，同时其中含有的N原子可增加体系中的氢键，提高分子问的作用力，从而使最终密封胶的拉伸强度增大。

分子结构刚性增加的同时，减小了密封胶的伸长率。

③封端前预聚体NCO含量的确定 NC0含量越高，预聚体黏度越低，对后续封端反应及配胶有利。

·有·机·硅·氟·资·讯·31ÍGBS专栏·硅烷封端聚氨酯密封胶的制备及其应用段先健，郑景新，罗荣(广州吉必盛科技实业有限公司，广州 510450)一、前言密封胶是用来填充空隙的材料，最早使用的密封胶有沥青类、油性嵌缝胶等。

而用于须经受震动或热胀冷缩等伸缩性间隙，则必须采用弹性密封胶。

弹性密封胶是将粘接和密封两种功能集于一体的产品。

其中高性能密封胶有三类：聚硫密封胶、硅酮密封胶和聚氨酯密封胶。

聚硫密封胶是应用最早的一类弹性密封胶，它一般以铅类氧化物作固化剂，低温固化速度慢，固化物压缩性大，老化后易变硬且有开裂现象发生，胶料呈臭味，因此近年来消费量逐渐下降。

硅酮密封胶是二十世纪六十年代问世的一种有机硅弹性体，它以羟基封端的聚有机硅氧烷与交联剂相配合作为基础胶料，依靠空气中的水分硫化。

随交联剂的品种不同，可分为醋酸型、醇型、酮肟型、酰胺型、丙酮型等。

硅酮密封胶固化快、不起泡，能与无孔材料表面牢固 粘接，胶层耐热、耐老化，但其装饰性差，而且其增速剂很容易迁移到表面，导致其耐污性差。

聚氨酯密封胶使用方便，具有优良的机械性能、弹性好、耐低温、耐油、粘接性好，适用于动态接缝密封，性能可调范围宽。

但聚氨酯耐热、耐水性能差。

通常聚氨酯是依靠端基异氰酸酯和水反应实现固化，端基异氰酸酯和水反应释放出CO 2，易使胶层起泡甚至产生裂纹。

鉴于此，为了综合硅酮密封胶和聚氨酯密封胶的优异性能，硅烷改性聚氨酯密封胶作为新一代密封胶产品一经上市即得到广泛的应用。

它是主链为聚氨酯结构，端基是硅酮胶结构，因此是采用硅酮密封胶的固化机理进行交联固化，综合了硅酮密封胶和聚氨酯密封胶的性能。

二、硅烷封端聚氨酯密封胶的发展硅烷封端聚氨酯产品代表有两大类。

欧美市场的代表产品是最早由1971年联碳公司实验室开发的由功能性硅烷与端NCO 预聚体反应得到硅烷封端聚氨酯预聚体(SPU)，之后GE、Bayer、Degussa、Wacker、Witco、Crompton 等公司相继开发了相类似的产品；日本市场的代表产品则是硅烷封端聚醚密封胶产品(MS 密封胶)，由于该类产品主链为聚醚，与聚醚型聚氨酯结构相似，也兼具硅酮密封胶和聚氨酯密封胶产品的优异性能，因此也把它纳入硅烷封端聚氨酯密封胶产品之列。