聚氨酯改性有机硅防污涂层制备及其性能研究

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:df_871
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污损释放型防污涂料是一种无需毒性杀菌剂即可实现良好防污效果的安全无害的防污涂料,有机硅防污涂料更是其中最具代表性的一种。然而,有机硅本身的机械性能较差,与基底之间的附着性能也存在缺陷。对此,本文采取了聚氨酯改性的方法来进行弥补。但是聚氨酯由于自身软硬段之间的相容性较差,存在着微相分离的情况,这就会对改性涂层的性能产生一定的影响。针对这一问题,本文主要进行了下列研究:(1)以聚醚二元醇HSH220(PED)、2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)、羟丙基反应性硅油(PDMS2200)为原料制备了聚氨酯,以有机硅树脂(DY-107):聚氨酯:正硅酸乙酯:催化剂=20:5:4:1的比例制备了改性有机硅涂层。通过调控催化剂的比例制备了一系列的聚氨酯改性有机硅涂层,对比了这些涂层的表干时间及表面粗糙度,发现当催化剂比例为0.5时,改性涂层能够在20-30分钟之内达到表干状态,同时具有良好的表面形貌。接着又通过改变有机硅与聚氨酯之间的比例制备了三种不同的改性涂层,测试了其表界面性能、拉伸性能、防污性能,对比发现,当有机硅:聚氨酯=20:5时,改性涂层有着最高的断裂强度和延伸率,其防污效果也最优。综上所述,选择有机硅:聚氨酯:正硅酸乙酯:催化剂=20:5:4:0.5的比例作为改性有机硅涂层的制备配比。(2)分别选择PED和聚乙二醇2000(PEG2000)为软段原料,TDI和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为硬段原料,制备了PED-TDI、PED-IPDI、PEG-IPDI三种不同类型的聚氨酯,并通过共聚的方法在聚氨酯链段上引入了不同含量的PDMS2200,以其作为成膜物质之一与有机硅树脂进行共混反应,经过常温交联固化之后得到了一系列改性涂层。通过傅里叶红外变换光谱仪、核磁共振波谱仪、激光共聚焦扫描显微镜、原子力显微镜、接触角测量、拉伸试验、细菌附着和底栖硅藻实验等手段,研究了不同结构与组成的聚氨酯软硬段对改性涂层的结构、形貌、粗糙度、微相分离程度、表面能、拉伸性能和防污性能。结果表明,TDI可以降低涂层的表面粗糙度,IPDI可以为涂层提供更低的表面能和弹性模量,PED则可以同时降低涂层的粗糙度和表面能;同时,提高软段中PDMS2200的含量可以增大涂层内部聚氨酯的微相分离程度,使得更多的有机硅链段在涂层表面富集,从而降低涂层的粗糙度、表面能和弹性模量,其防污性能也有所提高。当选用PED-IPDI型聚氨酯对有机硅树脂进行改性,且PDMS2200的摩尔百分比占软段原料的17%时,改性涂层有着最低的表面自由能,其力学性能和防污性能也最优。
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