發(fā)布時間：2014-08-26所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：以聚氨酯作為涂層而制成的合成革除了在外觀上具有真皮感外，還具有較好的粘結(jié)性、方便加工、價格較低等多種優(yōu)勢，防水性能也非常突出，因而在工業(yè)生產(chǎn)中大量運(yùn)用。本文對水性有機(jī)硅改性聚氨酯(WSPU)的圍觀結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了滔滔，其中混合軟段選用的是
摘要：以聚氨酯作為涂層而制成的合成革除了在外觀上具有真皮感外，還具有較好的粘結(jié)性、方便加工、價格較低等多種優(yōu)勢，防水性能也非常突出，因而在工業(yè)生產(chǎn)中大量運(yùn)用。本文對水性有機(jī)硅改性聚氨酯(WSPU)的圍觀結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了滔滔，其中混合軟段選用的是聚四氫呋喃醚(PWMG)、聚乙二醇(PEG)以及α，ω-二氨丙基聚二甲基硅氧烷(APDMS)作為，親水?dāng)U連劑選取的是二羥甲基丙酸充當(dāng)，1，4-丁二醇充當(dāng)硬段調(diào)節(jié)劑，反應(yīng)物為異佛爾酮二異氰酸酯。
一、WSPU微相分離的宏觀結(jié)構(gòu)分析
1.DSC方面
是在不同APDMS質(zhì)量分?jǐn)?shù)下，WSPU膜的DSC曲線情況變化。根據(jù)圖中顯示，我們可以明顯看出WSPU在—78攝氏度時發(fā)生了一次玻璃化轉(zhuǎn)變，除此之外，處于20攝氏度時還出現(xiàn)了一次微小熔融，反觀其他同樣含有APDMS的聚合物DSC曲線，都是只有兩個玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)，分別歸歸屬于在—78攝氏度左右軟段的玻璃化轉(zhuǎn)變和100攝氏度左右的硬段的玻璃化轉(zhuǎn)變。因而我們不難看出，含有APDMS的聚氨酯無論是在軟段還是硬段都是屬于一種無定形狀態(tài)，同時WSPU的軟段和硬段之間還存在非常顯著的微相分離。軟段玻璃化轉(zhuǎn)變溫度變化上，則隨著APDMS含量的不但增加而呈現(xiàn)出降低的趨勢，而硬段玻璃化轉(zhuǎn)變溫度則明顯不同，呈現(xiàn)出先升高后降低的狀態(tài)，換句話說就是隨著APDMS含量的不斷增加，聚合物微相分離在增加之后又逐漸開始遞減，而在PDMS質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到了10%時，其微相分離程度到達(dá)了一個頂值，為最大。
2.TEM方面
WSPU0軟段和硬段相分離界面非常模糊，基本很難用肉眼分辨。另外，暗區(qū)和亮區(qū)分別為硬段區(qū)和軟段區(qū)，兩區(qū)質(zhì)檢相融程度較大，換句話說就是軟段和硬段的微相混溶程度比較大。但是在(b)中WSPU10的電鏡照片中，可以非常明顯的觀察到亮暗微區(qū)，同時軟段和硬段相分離程度也比較大。
3.力學(xué)性能方面
本研究中利用靜態(tài)拉伸膜實驗來測試APDMS引入后原來的膜力學(xué)性能所造成的影響。根據(jù)曲線變化我們可以看出隨著APDMS含量的逐漸增大，膜的抗拉強(qiáng)度呈現(xiàn)出明顯的變化，開始增加后逐漸下降，而其延伸率則始終都處于減小狀態(tài)。同時當(dāng)APDMS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到10%時，其拉伸模量也即是E的值達(dá)到一個峰值，為22.12Mpa，為最大值，這是其斷裂伸長率也即是ε的值則為830.41.之所以出現(xiàn)這種情況，其根本原因是：如果單純從硬段的角度來看，那么隨著WSPU中所含APDMS的不斷增加，硬段所形成的脲鍵也越來越多增多，鏈段氫鍵的功能隨之開始不斷增強(qiáng)，從而導(dǎo)致膜的抗拉強(qiáng)度開始加大。如果從軟段的角度來看，由于引入了APDMS，一定程度上對分子的柔性有所提升，然而它本身具有的分子結(jié)構(gòu)特征卻迫使分子與分子之間的距離越來越寬，在這種情況下，分子內(nèi)聚力逐漸開始變小，膜強(qiáng)度開始降低，延伸率同樣隨之降低。
二、WSPU圖層透濕性和微觀機(jī)理
1.微相分離以及防水透濕性能方面
本研究中對于涂層織物的透濕性以及防滲水性均作出了測試，并和美國著名企業(yè)CYTEC研制推出的溶劑型防水透濕膠進(jìn)行了比較和分析，該種膠的底膠選用的是UECCOAT3440，而面膠則采用了UECCOAT6430。兩種材料的頭適量Y以及耐靜水壓P的比較情況所示。本研究中采用的WSPU系列的透濕量上，隨著聚硅氧烷的不斷加入，在初始的增加后又逐漸降低，之所以出現(xiàn)這種情況是因為其中填入了部分小于10%的聚硅氧烷，從而使得聚氨酯微相分離現(xiàn)象得到顯著提升，而基于這種情況，硬、軟段之間所產(chǎn)生的相互作用力也呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢，進(jìn)一步提升了造成軟段區(qū)與水分子二者的互相作用能力，主要影響是促進(jìn)了水汽分子透過。
2.自由體積大小以及防水透濕性能方面
關(guān)于正電子湮滅壽命譜測試的具體情況，我們可以從表3中進(jìn)行觀察分析。根據(jù)圖表顯示，能夠較為清晰的看到透濕能力的大小事實上深受物體的自由體積的影響，如果自由體積小，那么防濕性能就會較差，防水性能則會較好，反之，則透視性能較好，而防水性能則會較差。其中，當(dāng)WSPU其內(nèi)部自由體積空洞的半徑和D=0.324納米的水分子一致時，那么如果在其中不斷加入APDMS，則自由體積空洞的半徑也會隨之越來越大，同樣，自由體積分?jǐn)?shù)也即是fv/C也呈現(xiàn)出逐漸變大的趨勢。同時本研究中海證明了聚合物的透濕量最初增加后又開始出現(xiàn)逐漸遞減，表明其透濕能力的大小除了深受微觀自由體積空洞大小的影響外，其化學(xué)組成也是一個關(guān)鍵原因，因而隨著APDMS的不斷加入，聚四氫呋喃醚開始被逐漸替換掉。試樣中一旦APDMS質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到10%時，涂層的透濕量就會達(dá)到一個峰值，為最大值2130.1g·(㎡·d)-1，證明了本試樣中所應(yīng)用的水性聚氨酯具有非常好的透濕性能。
三、結(jié)束語
綜上所述，混合軟段選用的是聚四氫呋喃醚(PWMG)、聚乙二醇(PEG)以及α，ω-二氨丙基聚二甲基硅氧烷(APDMS)作為，親水?dāng)U連劑選取的是二羥甲基丙酸充當(dāng)，1，4-丁二醇充當(dāng)硬段調(diào)節(jié)劑，反應(yīng)物為異佛爾酮二異氰酸酯而制成的WSPU，在微觀結(jié)構(gòu)上，能夠?qū)е戮郯滨?nèi)部出現(xiàn)非常顯著微相分離結(jié)構(gòu)，體積空洞也明顯增大變大，增強(qiáng)了聚氨酯膜的透濕性能。WSPU出色的防水透濕性能使其在現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用中具有較好的前景。
參考文獻(xiàn)
[1] 杜郢，王哲，周太炎，夏漢忠. 羥基硅烷改性高固含量水性聚氨酯及性能研究[J]. 中國皮革. 2011(21).
