有机硅改性聚氨酯预聚体的合成及表征

有机硅改性聚氨酯预聚体的合成及表征高分子材料科学与工程研讨会有机硅改性聚氨醋预聚体的合成及表征袁混成玉青程树军王耀先z 华东理工大学材料科学与工程学院上海 200237 聚氨酷由于其优良的弹性、耐低温性、耐磨性和对基材的良好粘附性等特点，以及原料品种多元化，配方调整的自由度大，致使其成为一类应用极其广泛的高分子化合物，蕴含了非常广的应用范围，包括涂料、粘合剂、密封胶、弹性体等川.近年来，有机硅改性更是其中的热点，经...

高分子材料科学与工程研讨会有机硅改性聚氨醋预聚体的合成及表征袁混成玉青程树军王耀先z 华东理工大学材料科学与工程学院上海 200237 聚氨酷由于其优良的弹性、耐低温性、耐磨性和对基材的良好粘附性等特点，以及原料品种多元化，配方调整的自由度大，致使其成为一类应用极其广泛的高分子化合物，蕴含了非常广的应用范围，包括涂料、粘合剂、密封胶、弹性体等川.近年来，有机硅改性更是其中的热点，经有机硅改性后的聚氨酷成功克服了聚氨酷预聚体在固化特性、胶粘密封性和成本等方面的缺点，使其具有优异的耐水性、柔韧性、透气性、介电性及生物相容性等[Ill0 本实验采用本体法，用聚四氢吠喃醚二醇(PTMG ).聚丙二醇 (PPG)和4, 4’一二苯基甲烷二异氰酸酷 (MDI)反应制成端NCO聚氨醋预聚体，然后用硅烷偶联剂 (H-4)对聚氨酷预聚体进行封端反应，制备有机硅改性聚氨酷预聚体，以改善聚氨酷的耐水性、耐候性、柔韧性、表面性能和固化速度，得到一种综合性能优异的有机硅改性聚氨酷预聚体。并用IR 对其进行了表征。分别以PTMG和PPG为软段，NCO/OH为2.0制备有机硅改性聚氨酷预聚体，并对其进行力学性能测试，所得结果如表1所示。由表1看出，PTMG合成的预聚体的拉伸强度、拉伸模量、邵氏硬度都比PPG大很多，而伸长率比其小。这是因为本实验所使用的PPG具有一定的不饱和度。体系中存在的一元醇客观上起着终止剂的作用，限制了聚氨酷分子量的增长。而且，PPG为仲醇，含有侧甲基，分子的作用力减弱，强度变低，伸长率变大。而PTMG为伯醇，其规整的链段结构对聚氨酷的强度等产生较犬的影响，以此为软段合成的聚氨酷预聚体的强度和硬度比较优异。因此，选用不同种类的聚醚二醇可制成不同模量的聚氨酷，以满足不同的使用环境。表1 PPG和PTMG合成的聚氨酷预聚体的力学性能的比较聚醚多元醇拉伸强度 (MPa ) 伸长率拉伸模量邵氏硬度 1.22 5.88 (%) 187 130 82.0 以PTMG为软段合成的聚氨酷预聚体经H一改性前后的IR谱图如图1所示。从图1可看出，3298cm '-3275cm '处NHCO的顺式伸缩振动，在加入H-4后.NH的出峰位置向低波数移动。2265cm-'处是一CO特征吸收峰，加入H-4后，在该处没有峰出现，这是因为H-4的端NHZ与一CO发生了反应，说明硅烷H-4已经对聚氨酷预聚体进行了封端反应.1723 ^-1710cm一处是C=0的特征吸收峰，可以发现，加入H一后除了有酷基的C=0 外，在1653cm’处还有很弱的峰出现，从而使整个C=O峰向低波数发生了移动，强度也增大，这是因为加入的H-4中的端.NH2很容易与-NCO反应生成脉键。由图2可以看出，2.1和2.2配比的有机硅改性聚氨酷预聚体的起始分解温度分别为364 ℃和321 IC，普遍具有良好的热性能，这和聚氨酷预聚体微相分离的程度密切相关，微相分离的程度愈高，耐热性能就越好.随着NCO/OH比值的增大，密封胶预聚体开始分解的温度有 2通讯联系人:王耀先，E-mail: wyxian@126.com 高分子材料科学与工程研讨会所降低。 !}3295 卜一一一一1112-r-川 ?? ?????? 0 姐口 200 200 400 翻习 Toy川”.川ure(℃ ) 800 700 800 图1加H-4改性前后预聚体的红外光谱图图2不同配比的预聚体的TG图 a. NCOIOH-2! b. NCOIOH-22 经有机硅改性的聚氨酷预聚体具有优良的耐水性能。其吸水率普遍小于2%，水接触角则为1000左右。这是因为有机硅改性聚氨醋中的硅烷有向材料表面迁移、富集的趋向，而硅烷主链上不含极性基团，是一种疏水性物质，因此改性后的聚氨醋耐水性好。综上所述，选用不同种类的聚醚二醇可制成不同模量的聚氨酷。聚氨酷预聚体经有机硅改性后具有优异的耐热性和耐水性。参考文献 [1)傅明源，孙酣经‘聚氨酷弹性体及其应用，北京:化学工业出版社，1999. [2JVries J De, Polder R B. DurabiKty of hydrophobic treatment of concrete. Proceedings of hydrophobic water repellent treatment of building materials, Zurich, 1998, 14(8): 77. Synthesis and characterization of silylated polyurethane prepolymer Yuan Kun, Cheng Yuqing, Chen Shujun, Wang Yaoxian School of Materials Science and Engineering, East China University of Science and Technology, Shanghai 200237 Abstract: This paper generally relates to a process for preparing the polyurethane prepolymer by reacting MDl and PTMG (or PPG) at an NCO:OH equivalent ratio of 2.0:1. Then a secondary amine-functional silane H-4 was used to endcap the isocyanate group terminated prepolymer to get alkoxysilane-functional polyurethane used for sealants that can cure at room temperature when exposed to the air. Its configuration was determined by IR spectra. The mechanical properties of the polyurethane prepolymer was determined by tensile tester. Keywords:polyurethane, silane, moisture-curing

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