前言
WPU(水性聚氨酯)与溶剂型PU(聚氨酯)相比，具有不燃、无毒、不污染环境、节省能源及易加工等特点。近年来，随着溶剂价格的不断高涨、人们环保意识的不断增强以及环保法规的不断完善，WPU取代溶剂型PU已成为重要的发展方向[1-4]。由于国内WPU 的研究起步较晚(20 世纪70 年代后期才开始)，发展也比较缓慢，故目前国内市场上PU胶粘剂仍多为溶剂型。如何研制出新一代WPU 胶粘剂用于替代溶剂型PU 胶粘剂，已成为该研究领域的热点之一。然而，与溶剂型PU相比，由于成膜机制不同，WPU的胶膜不如溶剂型PU致密，导致胶膜缺陷较多，进而影响其使用性能，故WPU在涂料、皮革涂饰剂以及复合薄膜包装等方面的应用受到一定的限制。
硅溶胶复合材料具有独特的力学性能、光学性能、电学性能和磁学性能，不但能提升传统材料的某些性能，而且还能促进这些产业的进一步发展，因而已引起了科技界和产业界的极大兴趣。硅溶胶分子结构中存在的大量不同状态羟基和不饱和残键，可与WPU中的某些基团(如脲基、氨基甲酸酯等)发生键合作用或化学反应，从而提高了WPU的硬度、耐水性、耐热性和化学稳定性;同时，羟基和不饱和残键也可与基材表面的羟基发生键合作用，从而能进一步提高WPU的剥离强度。
鉴于目前市场上WPU 胶粘剂在使用过程中存在的某些缺点，为提高WPU 胶粘剂的综合性能，本研究以硅溶胶作为WPU 改性剂，探讨了其对WPU的性能、胶膜力学性能以及复合薄膜（词条“薄膜”由行业大百科提供）的剥离强度、疏水性和耐热性等影响，有望优选出综合性能良好的改性WPU胶粘剂。
1· 试验部分
1.1 试验原料
聚酯多元醇，自制;二羟甲基丙酸(DMPA)，工业级，泰兴市化学二厂;甲苯二异氰酸酯(TDI)，工业级，拜耳公司;二月桂酸二丁基（词条“丁基”由行业大百科提供）锡(DBTDL)，工业级，北京化工三厂;三乙胺(TEA)，分析纯，上海亭新化工试剂厂;丙酮、乙二胺(EDA)，分析纯，上海凌峰化学试剂有限公司;硅溶胶，工业级，金坛市华东偶联剂厂。
聚酯(PET)薄膜、聚乙烯(PE)薄膜，工业级，市售。
1.2 试验仪器
Mastersizer3000hsa型激光粒度仪，Malvern仪表公司;SLX-A/C 型邵氏硬度计，上海新诺仪器设备有限公司;CMT5205型微机控制电子万能拉力试验机，MTS 工业系统(中国)有限公司;Pyris 1 TGA 型热失重分析仪，美国PE公司;DSA100型光学接触角测量仪，德国Kruss公司。
1.3 WPU 的制备
1.3.1 原料预处理
丙酮，使用前用分子筛浸泡7 d 以上，备用;聚酯多元醇，使用前在105 ℃时抽真空（词条“真空”由行业大百科提供）脱水若干时间，冷却（词条“冷却”由行业大百科提供）后置于干燥器中，备用。
1.3.2 WPU的合成
在带有搅拌器和冷凝管的三口烧瓶中加入脱水处理过的聚酯多元醇、适量TDI、催化剂(DBTDL)，反应1 h;然后加入DMPA(期间可加入适量丙酮控制预聚体的黏度)，反应3 h;冷却至室温，加入硅溶胶，反应0.5 h;加入TEA中和成盐，再加入EDA进行扩链反应，并在高速搅拌下加入去离子水乳化;最后减压蒸馏除去丙酮，得到所需产品。
1.4 测试或表征
(1)粒径及其分布：采用激光粒度仪进行测定。
(2)吸水率：将烘干至恒重的胶膜(质量为W0、尺寸为3 cm×3 cm×1 mm)室温浸泡在水中，24 h 后取出，擦干表面水分并称重(质量为W1)，则吸水率=(W1-W0)/W0。
(3)硬度：采用邵氏硬度计进行测定。
(4)水接触角：采用光学接触角测量仪进行测定。
(5)T-型剥离强度：按照GB/T 2791—1995 标准，采用电子万能拉力试验机进行测定(复合材料为PET薄膜与PE薄膜)。
(6)拉伸（词条“拉伸”由行业大百科提供）性能(如拉伸强度、断裂伸长率等)：按照GB/T 528—2009标准，采用电子万能拉力试验机进行测定。
(7)热性能：采用热失重分析(TGA)法进行表征(N2气氛，流量为40 mL/min，升温速率为10 K/min，取样量为5 g)。
2· 结果与讨论
2.1 硅溶胶对WPU 粒径及其分布的影响
WPU的平均粒径及峰宽如表1所示。由表1可知：随着硅溶胶掺量的不断增加，WPU的平均粒径和峰宽逐渐增大(平均粒径由1%硅溶胶时的45.3 nm增至10%硅溶胶时的74.7 nm)，这与PU分子之间的离子相互作用及缩合作用有关。
2.2 硅溶胶对WPU 胶膜硬度和耐水性的影响
表2 为硅溶胶掺量对WPU 胶膜硬度和耐水性的影响。由表2可知：随着硅溶胶掺量的不断增加，WPU胶膜的硬度基本上呈上升趋势，而吸水率却逐渐降低(即胶膜的耐水性提高)。
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