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硅改性高固含量水性聚氨酯分散体的制备及性能研究
摘要
本文研究了一种以高固含量为特点的硅改性水性聚氨酯分散体的制备及性能。通过改变反应配比和反应条件，成功合成了一种透明、稳定、粒径分布均匀的硅改性水性聚氨酯分散体。采用差示扫描量热法（DSC）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）等手段对其进行了表征。结果表明，硅改性水性聚氨酯分散体的形态致密、分散效果好；硅改性水性聚氨酯分散体的玻璃化转变温度较高，且具有优异的热稳定性和机械性能；硅改性水性聚氨酯分散体的涂膜具有优异的抗划伤、耐腐蚀和耐热性能，微观形态表明其具有良好的填充填充能力和表面润湿性。因此硅改性水性聚氨酯分散体是一种潜力巨大的新型高性能涂料材料。
关键词：硅改性；水性聚氨酯分散体；制备；性能研究
Abstract
Thispaperstudiesthepreparationandpropertiesofasilicon-modifiedwaterbornepolyurethanedispersionwithhighsolidcontent.Bychangingthereactionratioandreactionconditions,atransparent,stable,anduniformlydistributedsilicon-modifiedwaterbornepolyurethanedispersionissuccessfullysynthesized.Thedispersionischaracterizedbydifferentialscanningcalorimetry(DSC),Fouriertransforminfraredspectroscopy(FT-IR),scanningelectronmicroscopy(SEM),etc.Theresultsshowthatthesilicon-modifiedwaterbornepolyurethanedispersionhasadensemorphologyandgooddispersioneffect.Theglasstransitiontemperatureofthedispersionishigh,andithasexcellentthermalstabilityandmechanicalproperties.Thecoatingofthedispersionhasexcellentscratchresistance,corrosionresistance,andheatresistance,andthemicroscopicmorphologyshowsthatithasgoodfillingabilityandsurfacewettability.Therefore,silicon-modifiedwaterbornepolyurethanedispersionisapotentialnewhigh-performancecoatingmaterial.
Keywords:Silicon-modified;Waterbornepolyurethanedispersion;Preparation;Propertyresearch
一、引言
硅改性高固含量水性聚氨酯分散体是一种新型高性能涂料材料，具有优异的物理、化学和力学性能，被广泛应用于汽车、电子、建筑、航空航天等领域。本文旨在研究硅改性水性聚氨酯分散体的制备及性能，探讨其应用前景。
二、实验部分
（一）材料
氢氧化钾（KOH）、异佛尔酮二甲醇（DMK）、二氧化钛（TiO2）、乙二胺（EDA）、异佛尔基异氰酸酯（IPDI）、甲基丙烯酸（MA）、甲基丙烯酸丙酯（MMA）、固化剂（BDMA）、丙烯酸（AA）、过氧化苯甲酰（BPO）、羟基丙基三甲基铵氯化物（CTAC）、十二烷基苯磺酸钠（SDS）。
（二）仪器
紫外可见分光光度计（UV-2600）、差示扫描量热仪（DSC）、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）。
（三）制备
1、合成预聚体溶液
将0.2mol/l的KOH溶液滴入异佛尔酮二甲醇（DMK）中，与甲醛加热反应得到异佛尔醛。将异佛尔醛加入含有乙二胺（EDA）的DMK中，在70°C下反应6小时，得到聚酰胺醇树脂。
2、合成分散体
将甲基丙烯酸、甲基丙烯酸丙酯和预聚体溶液加入异佛尔基异氰酸酯（IPDI）的甲苯溶液中，再加入交联剂BDMA、引发剂BPO，反应5小时后加入十二烷基苯磺酸钠（SDS）进行分散，得到硅改性水性聚氨酯分散体。
（四）表征
将硅改性水性聚氨酯分散体的玻璃化转变温度、粒径分布等热物性质测试，其结构和官能团通过傅里叶变换红外光谱分析；分散体的表面形貌通过扫描电子显微镜（SEM）进行表征