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有机硅/聚氨酯复合材料的制备及性能研究

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有机硅具有极好的耐高低温性能、优良的电绝缘性和化学稳定性、憎水防潮性、生理惰性等优点，但其也存在附着力较差、力学强度低等缺点。聚氨酯具有耐磨、抗撕裂、抗曲挠性好等特点，但其耐高温、热老化性能欠佳。有机硅/聚氨酯复合材料兼具有有机硅和聚氨酯两者的优异性能，表现出良好的表面富集性、优良的低温柔顺性、介电性、生物相容性等，克服了有机硅机械性能差等缺点，也弥补了聚氨酯耐候性差等不足，是一种很有发展前景的新型高分子材料。
　　以二甲基环体硅氧烷(DMC)为原料，在KOH的催化作用下，通过本体开环合成了聚二甲基硅氧烷(PDMS)，将PDMS与正硅酸已酯(TEOS)在二丁基二月桂酸锡(DBTDL)催化作用下交联制备了有机硅弹性体。研究了DMC开环聚合的不同反应条件对PDMS的粘度、粘均分子量的影响以及有机硅弹性体的耐水、耐酸、耐碱、耐盐及耐油性能。结果表明：PDMS特性粘度和粘均分子量的影响因素有：反应温度、反应时间、催化剂用量和封端剂用量等；在80℃以下，反应是处在诱导期，得不到聚合物，当温度高于80℃时，可以得到聚合物；当反应时间为80min时，DMC的浓度达到临界浓度，聚合物粘均分子量开始下降。DMC阴离子本体聚合制备PDMS的适宜的工艺条件是：反应温度为120℃，反应时间为80min，催化剂用量为0.03%；不同分子量的PDMS的硫化性能有较大的差异，较低分子量的PDMS固化成胶时间较快，且成胶后柔软性更好，表面更光滑，弹性体的均匀性也更高；有机硅弹性体具有良好的耐水，耐酸性能，但耐碱，耐盐，耐油性能性能较差。
　　以聚乙二醇(PEG)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)在二丁基二月桂酸锡(DBTDL)催化作用下制备了聚氨酯预聚体，将聚氨酯预聚体与三羟甲基丙烷(TMP)交联硫化制备了聚氨酯弹性体。研究了不同反应条件对聚氨酯预聚体异氰酸根(-NCO)含量的影响以及聚氨酯弹性体耐水、耐酸、耐碱、耐盐及耐油性能的影响。结果表明：聚氨酯预聚体-NCO%的影响因素有：反应时间，反应温度，催化剂用量；聚氨酯弹性体制备的最佳工艺条件是：反应温度为60℃，反应时间为60min，催化剂用量为1.5ml；聚氨酯弹性体耐水，耐酸，耐碱，耐盐水性能都不足，但耐油性良好。
　　以DMC为原料，KOH为催化剂，蒸馏水封端剂合成了PDMS，以PEG与IPDI为原料制备了聚氨酯预聚体，将聚氨酯预聚体与PDMS以及它们的交联剂三羟甲基丙烷和正硅酸乙酯混合，在少量的二月丁基二月桂酸锡催化作用下通过互穿网络聚合法(IPN)制备了有机硅/聚氨酯复合弹性体，研究了DMC阴离子开环动力学、聚氨酯合成动力学以及有机硅/聚氨酯复合弹性体的耐水、耐酸、耐碱、耐盐及耐油性能。结果表明：由DMC阴离子开环聚合的反应速率常数K=0.02736mol/Lmin；IPDI与PEG反应合成聚氨酯的反应速率常数K=0.02051 mol/Lmin；有机硅/聚氨酯复合弹性体的耐水，耐酸，耐碱以及耐盐性能强于聚氨酯弹性体，耐油性能优于有机硅弹性体。

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