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基于丙烯酸酯无机硅的交联改性水性聚氨酯的合成及性能研究的综述报告
背景
水性聚氨酯是一种净化无毒、环保的塑料材料。它是将异氰酸酯预聚体与多元醇反应并加入水作为溶剂和反应助剂制成的。近年来，水性聚氨酯在环保、装饰、涂料、汽车和纺织等领域得到了广泛的应用。聚氨酯的性能取决于其化学结构和交联结构。尽管保持聚氨酯的长期稳定性和应用性能是很重要的，但受到该材料的水敏性、机械和物理性能等各种因素的制约，其应用受到了很多限制。因此，如何改善其性能成为了学术界和工业界的研究热点。
近期，研究者采用无机硅改性水性聚氨酯（S-WPU）的方法来直接合成水性聚氨酯，以提高聚氨酯的性能。本综述主要介绍了无机硅改性水性聚氨酯的最新研究进展，以及其制备和性能。
合成方法
聚氨酯是一种多元醇（如甘油与1,6-己二醇）与异氰酸酯单体（如二异氰酸酯、四异氰酸酯）在特定条件下缩聚而成的高分子化合物，具有多种形态和化学性质。水性聚氨酯是由水和异氰酸酯预聚体和多元醇等成分在单体中形成的水解反应制成的。S-WPU的制备方法受到多方研究。根据不同的反应路径，S-WPU的制备主要分为以下两种方法：
1.原位合成法：在制备聚氨酯前加入无机硅或选用无机硅与其他组分并用。将聚氨酯混合物在特定温度和湿度下反应，在反应过程中无机硅与聚氨酯发生化学反应以形成交联结构。在该方法中原位交联生产的S-WPU结构稳定，因此不需要使用化学交联剂。
2.后继改性法：将形成的聚氨酯涂层和无机硅溶液进行混合，从而在涂层中形成新的交联结构。该方法不仅可以使S-WPU的结构更紧密，而且可以通过选择无机硅添加剂来改善其力学性能。
其中，改性聚氨酯的最终性能通常取决于反应条件、原料质量和交联率。因此，在S-WPU的合成过程中，可以通过调整反应条件和添加优化剂等来改善其性能。
性能研究
无机硅复合聚氨酯的热稳定性和耐老化性能也是评价其性能的重要指标。近年来，许多研究人员发现添加不同比例的无机硅，可以显著改善复合聚氨酯的力学性能、热稳定性和耐老化能力。
研究表明，S-WPU的优异性能主要包括以下几个方面：
1.机械性能：将多功能聚醚交联剂或硅烷偶联剂与S-WPU混合可大幅提高复合材料的力学性能，比如其弹性模量和拉伸强度，有利于增强其应用范围。
2.耐水性：S-WPU具有良好的耐水性和耐乳化性，可以在潮湿环境下使用，比如水下应用。
3.耐油性：S-WPU能够耐受一定量的油污染，这使其在汽车涂料和纺织品应用中得到广泛应用。
4.热稳定性：在高温下（>250°C），S-WPU始终保持稳定，因此在极端的条件下应用其具有很好的耐高温性，如能够应用在火车、飞机等高温环境下，或者在浸润过热油的机械件清洗中应用。
结论
无机硅改性水性聚氨酯是实现聚氨酯特殊化、复杂化和高附加值的重要方法。S-WPU具有许多出色的性能，如机械强度、耐水性、耐油性和耐热性等。它们在涂料、塑料、纺织品和汽车制造领域等有广泛应用。未来，随着对聚氨酯材料性质和应用的深入理解，S-WPU的性能和应用会变得更加全面化和广泛化。