有机硅改性聚氨酯的合成及其作为耐热胶黏剂的应用研究

摘要

聚氨酯是一类性能优良的高分子材料，具有粘接强度大、耐低温、软硬度可调、柔韧性好等优点，但耐热性和耐水性能较差;而有机硅材料耐热性和疏水性好的优点恰好可以弥补聚氨酯材料的缺点。将带活性基团羟基的聚醚硅油用于聚氨酯的改性，生成的改性聚氨酯材料综合了聚氨酯材料和有机硅材料的双重性能，即克服了聚氨酯材料性能的缺陷，同时可以扩大聚氨酯材料的应用范围。
　　本文采用有机硅改性聚氨酯胶黏剂。有机硅的合成采用硅氢加成法，以低含氢硅油和烯丙醇聚醚为原料，甲苯为溶剂，氯铂酸为催化剂，通过FT-IR和1H-NMR光谱表征，说明含氢硅油与烯丙醇聚醚发生了硅氢加成反应，合成了预期的产物。
　　通过讨论硬段的种类、硬段-NCO含量的确定以及软段种类的选择，本实验决定选用液化MDI，聚酯2000为原料，-NCO(％)值设在4％左右。有机硅改性聚氨酯胶黏剂的合成采用本体聚合的方法，将聚酯二元醇与聚醚硅油组成混合软段，与MDI反应制得以-NCO封端的聚氨酯预聚体，再通过扩链反应制得有机硅改性的聚氨酯胶黏剂。红外光谱表征说明聚硅氧烷链段嵌入了聚氨酯分子链中，合成了预期产物。有机硅改性聚氨酯胶黏剂性能研究表明:改性聚氨酯胶黏剂的室温剪切强度随着有机硅含量的增加呈下降趋势;纯聚氨酯胶黏剂的高温剪切强度相对于室温剪切强度下降的最多，有机硅改性的聚氨酯胶黏剂下降的相对较少，并且下降率随着有机硅含量的增加逐渐减小，说明有机硅的添加有利于提高聚氨酯胶黏剂的耐热性能，TG研究进一步证明改性聚氨酯比纯聚氨酯表现出较好的耐热性能。耐水性和吸水率研究表明改性聚氨酯的室温耐水性和高温耐水性都比纯聚氨酯的好，并且聚氨酯中有机硅含量越多，耐水性越好。
　　DMA分析结果表明，改性聚氨酯体系的玻璃化转变温度低于纯聚氨酯体系;在相同的温度情况下，改性聚氨酯体系tgδ基本上比纯聚氨酯体系大;聚硅氧烷链段的引入会增大体系的微相分离程度。通过分析SEM图得出，当聚酯二元醇与聚醚硅油的摩尔比为2∶1时，出现与聚氨酯体系不相容的大小不一的颗粒，出现明显的相分离现象。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 有机硅聚合物简介

1．1．1 有机硅聚合物的基本结构

1．1．2 有机硅聚合物的基本性质

1．1．3 有机硅化合物的研究现状

1．2 聚醚改性聚硅氧烷

1．2．1 聚醚改性聚硅氧烷类型

1．2．2 聚醚

1．2．3 聚醚改性聚硅氧烷合成方法

1．2．4 聚醚改性聚硅氧烷的应用

1．3 聚氨酯胶黏剂

1．3．1 聚氨酯胶黏剂的特点

1．3．2 聚氨酯胶黏剂的粘结机理

1．3．3 湿固化型聚氨酯胶黏剂

1．3．4 聚氨酯胶黏剂的研究进展

1．4 有机硅改性聚氨酯胶黏剂

1．4．1 有机硅改性聚氨酯的方法

1．4．2 有机硅改性聚氨酯的应用

1．4．3 有机硅改性聚氨酯相容性研究

1．4．4 有机硅改性聚氨酯的研究进展

1．5 课题研究的意义、内容及创新点

1．5．1 研究意义

1．5．2 研究内容

1．5．3 创新点

第二章 实验仪器设备及测试表征

2．1 实验材料

2．2 实验仪器设备

2．3 测试与表征

2．3．1 异氰酸根含量的测定

2．3．2 粘度测试

2．3．3 表干时间测试

2．3．4 拉伸剪切强度测试

2．3．5 耐水性测试

2．3．6 吸水率测试

2．3．7 红外光谱(FT-IR)表征

2．3．8 核磁共振氢谱(1H-NMR)表征

2．3．9 热性能分析

2．3．10 扫描电子显微镜(SEM)分析

第三章 有机硅改性聚氨酯的合成与表征

3．1 有机硅的合成及表征

3．1．1 前言

3．1．2 合成原理及方法

3．1．3 红外光谱表征

3．1．4 核磁共振氢谱(1H-NMR)表征

3．2 聚氨酯胶黏剂的合成及表征

3．2．1 前言

3．2．2 合成原理及方法

3．2．3 固化原理

3．2．4 聚氨酯预聚体合成温度的研究

3．2．5 聚氨酯预聚体合成时间的研究

3．2．6 聚氨酯预聚体及产物的红外光谱表征

3．3 有机硅改性聚氨酯胶黏剂的合成及表征

3．3．1 前言

3．3．2 硬段的选择

3．3．3 硬段异氰酸酯基(-NCO)含量的确定

3．3．4 软段的选择

3．3．5 合成原理及方法

3．3．6 工艺流程图

3．3．7 聚氨酯及改性聚氨酯的红外光谱表征

3．4 小结

第四章 有机硅改性聚氨酯的性能研究

4．1 聚酯二元醇与聚醚硅油的结构组成

4．2 聚醚硅油改性聚氨酯剪切强度

4．3 聚醚硅油改性聚氨酯耐水性

4．3．1 室温水中聚醚硅油改性聚氨酯耐水性

4．3．2 70℃水中聚醚硅油改性聚氨酯耐水性

4．4 聚醚硅油改性聚氨酯吸水率

4．4．1 室温水中聚醚硅油改性聚氨酯吸水率

4．4．2 70℃水中聚醚硅油改性聚氯酯吸水率

4．5 聚醚硅油改性聚氨酯耐热性

4．6 动态热力学分析

4．7 扫描电镜分析

4．8 小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

声明

致谢