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在过去的几十年里,传统的溶剂型聚氨酯因具有良好的柔韧性、粘附性、耐候性和耐腐蚀,广泛应用在汽车用漆、泡沫、塑料、和包装材料等领域。但传统的溶剂型聚氨酯使用有机溶剂如苯、甲苯作为分散剂,对人体和环境危害较大。由于挥发性有机化合物(VOC)的严格限制,以及人们环保意识的逐渐增强,水性聚氨酯因使用水作为分散剂而备受关注。大多数水性聚氨酯是一种单组份线性的热塑性聚合物,为了容易在水中乳化,并在水中获得良好的分散稳定性,水性聚氨酯主链上含有亲水基团,交联密度较低,这些因素导致其附着力、力学性能、耐水性和热稳定性较差。为了克服这些缺点,本文采用硅氧烷材料对水性聚氨酯进行物理共混改性、共聚改性和复合改性研究。硅氧烷分子链上除了含有C-C和C-H等有机结构外,还有Si-C和Si-O-Si等无机结构,使硅氧烷具有机-无机化合物的特性。本论文采用异佛尔酮二异氰酸酯、聚碳酸酯二元醇、2,2-双羟甲基丙酸、1,4-丁二醇、三乙胺、3-氨丙基三乙氧基硅烷等为主要原料,十六烷基三甲氧基硅烷和N-(β-氨乙基-γ-氨丙基)甲基二甲氧基硅烷为改性剂,合成了一系列不同含量硅氧烷改性的水性聚氨酯乳液,并采用红外光谱、粒径测试、热重分析、接触角、力学测试和吸水率等对其进行表征。本论文先采用物理共混法合成了不同含量的十六烷基三甲氧基对氨基封端的聚氨酯进行改性。研究结果表明,当十六烷基三甲氧基硅烷添加量为2wt%时,混合膜的力学性能最好,拉伸强度达到9.64 MPa,膜的热稳定性、疏水性和耐水性都得到了改善,但是改善程度不高。然后又利用十六烷基三甲氧基硅烷和3-氨丙基三乙氧基硅烷的协同作用,对水性聚氨酯进行复合改性。研究结果表明,复合改性能够显著提高水性聚氨酯的表面疏水性,当HDTMS添加量为3wt%时,水的接触角达到了105°,但力学性能却降低。最后采用N-(β-氨乙基-γ-氨丙基)甲基二甲氧基硅烷作为扩链剂对WPU进行共聚改性,研究结果表明,共聚改性比物理改性效果好。而且,通过化学改性可以将硅氧烷引入到WPU侧链和链端,很少的添加量就能显著提高水性聚氨酯的各项性能。