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超支化水性聚氨酯共混改性纳米SiO_2水性聚氨酯的制备及性能研究
一、前言
水性聚氨酯（WPU）是一种重要的高性能材料，在涂料、胶黏剂、封闭剂等领域广泛应用。然而，WPU存在一些不足之处，如硬度、耐磨性和耐化学品性能不够理想等。为了解决这些问题，本文探讨了超支化水性聚氨酯（HS-WPU）共混改性纳米SiO_2（N-SiO_2）的制备及性能，旨在为WPU的改性研究提供新思路和实践基础。
二、实验设计
1.材料
（1）超支化WPU（HS-WPU）：采用异佛尔酮、1,4-丁二醇、4,4'-双[2-(2-羟基甲基)丙酰氧基]联苯（DMPA）、二异氰酸酯等原料通过溶液共聚法制得，具有高分子量和饱和度，是改性WPU的重要原料。
（2）硅烷偶联剂（KH560）：用于改性N-SiO_2表面，增强其与HS-WPU之间的相容性和粘附性。
（3）N-SiO_2：具有高比表面积和表面活性的纳米SiO_2颗粒，可用于提高WPU的硬度、耐磨性和耐化学品性能。
2.方法
（1）改性N-SiO_2的制备：将N-SiO_2和KH560按一定比例加入去离子水中，搅拌、超声处理、高速离心分离等工艺制备改性N-SiO_2。
（2）制备HS-WPU/N-SiO_2共混涂料：将HS-WPU和改性N-SiO_2共混，加入稀释剂、分散剂等助剂，制备成HS-WPU/N-SiO_2共混涂料。
（3）性能测试：采用万能试验机、拉伸试验、热重分析仪等测试了共混涂料的力学性能、玻璃化转变温度、热稳定性等指标，并与普通的WPU涂料进行对比。
三、实验结果与分析
1.改性N-SiO_2的表征：通过红外光谱（FT-IR）、热重分析（TGA）和磨损试验等手段验证了KH560对N-SiO_2表面的修饰效果，发现改性N-SiO_2表面增加了羟基和乙烯基等官能团，TGA结果表明它的热稳定性有所提高，磨损试验结果表明与HS-WPU的相容性和粘附性有所增强。
2.共混涂料的性能：与普通WPU涂料相比，HS-WPU/N-SiO_2共混涂料的硬度、耐磨性和耐化学品性能均有所提高。拉伸试验结果表明，共混涂料的断裂伸长率略微下降，但强度却有所增加。玻璃转化温度也有所提高，表明共混涂料具有更好的耐高温性能。
四、结论
在本篇论文中，我们利用改性N-SiO_2对HS-WPU进行了共混改性，并探讨了共混涂料的各项性能。结果表明，改性N-SiO_2增加了共混涂料的硬度、耐磨性和耐化学品性能，并提高了其玻璃化转变温度和耐高温性能。因此，我们可以得出结论，利用改性N-SiO_2对HS-WPU进行共混改性是一种有效的方法，可以提高WPU涂料的性能和应用范围，具有很好的实践价值。