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硅烷偶聯劑質量分數對乳液和膠膜性能的影響

自乳化PU是在PU分子鏈上引入親水性基團（本研究采用DMPA的—COOH為親水基團），硅烷偶聯劑通過親水性基團的親水性使PU分子分散在水中形成穩定的分散體，多胺基則與殘留異氰酸酯發生反應而擴鏈，硅烷偶聯劑的硅氧基團發生水解縮聚而使體系交聯，在后擴鏈的同時實現體系的內交聯，不影響預聚物的分散。表1總結了所合成的有機硅改性水性聚氨酯乳液的基本性能。由表1可見，隨著硅烷偶聯劑質量分數的增加，乳液由幾乎透明的液體逐漸變為白色，乳液平均粒徑逐漸增大。同時，除硅烷偶聯劑質量分數8.9％的外，乳液都保持了良好的分散穩定性。
不同硅烷偶聯劑質量分數下所合成的改性水性聚氨酯乳液的乳膠粒形態結構的TEM照片，放大倍數均為10萬倍。所有的乳液中乳膠粒都呈不規則的形狀，不加硅烷偶聯劑的情況下，乳膠粒的粒徑很小（粒徑儀測定結果47nm），團聚明顯；硅烷偶聯劑質量分數為1.9％的情況也類似，乳膠粒的粒徑不大（57nm），也有團聚現象；硅烷偶聯劑質量分數為7.6％時，基本呈球形的乳膠粒增多，粒徑也明顯增大
硅烷偶聯劑在膠粘劑工業的具體應用有如下幾個方面： ①在結構膠粘劑中金屬與非金屬的膠接，若使用硅烷類增粘劑，就能與金屬氧化物縮合，或跟另一個硅烷醇縮合，從而使硅原子與被膠物表面緊緊接觸。如在丁腈酚醛結構膠中加入硅烷作增粘劑，可以顯著提高膠接強度。 ②在膠接玻璃纖維方面國內外已普遍采用硅烷作處理劑。它能與界面發生化學反應，從而提高膠接強度。例如，氯丁膠膠接若不用硅烷作處理劑時，膠接剝離強度為1.07公斤/厘米2，若用氨基硅烷作處理劑，則膠接的剝離強度為8.7公斤/厘米2。 ③在橡膠與其他材料的膠接方面，硅烷偶聯劑具有特殊的功用。它明顯地提高各種橡膠與其它材料的膠接強度。例如，玻璃與聚氨酯橡膠膠接時，若不用硅烷作處理劑，膠的剝離強度為0.224公斤/厘米2，若加硅烷時，剝離強度則為7.26公斤/厘米2。 ④本來無法用一般粘接劑解決的粘接問題有時可用硅烷偶聯劑解決。如鋁和聚乙烯、硅橡膠與金屬、硅橡膠與有機玻璃，都可根據化學鍵理論，選擇相應的硅烷偶聯劑，得到滿意的解決。例如，用乙烯基三過氧化叔丁基硅烷（Y一4310）可使聚乙烯與鋁箔相粘合；用丁二烯基三乙氧基硅烷可使硅橡膠與金屬的扯離強度達到21.6～22.4公斤/厘米2。一般的粘接劑或樹脂配合使用偶聯劑后不僅能提高粘合強度，更主要的是增加粘合力的耐水性及耐久性。如聚氨基甲酸酯和環氧樹脂對許多材料雖然具有高的粘合力，但粘合的耐久性及耐水性不太理想；加入硅烷偶聯劑后，這方面的性能可得到顯著的改善