軟模板法制備中空二氧化硅及其對水性聚氨酯性能的影響.pdf

1、合成革因其優(yōu)異的物理機(jī)械性能，耐磨、耐化學(xué)穩(wěn)定性而成為替代天然皮革的最理想材料。但是合成革表面所施加的聚氨酯涂層結(jié)構(gòu)比較致密，導(dǎo)致其透氣性能、透水汽性能較差，使產(chǎn)品的衛(wèi)生性能受到極大影響。中空二氧化硅（SiO2）微球因其獨(dú)特的空心結(jié)構(gòu)，除具有實心SiO2材料固有的優(yōu)良特性之外，還具有密度小，比表面積大，吸附、滲透性能好等特點(diǎn)，在催化，藥物緩釋，環(huán)境保護(hù)等眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用?；诖?，本課題將中空SiO2微球應(yīng)用于水性聚氨酯中，利用中空

2、SiO2微球的空腔結(jié)構(gòu)在薄膜中為水汽分子的透過提供通道，從而制備透水汽性能較好的 WPU/中空SiO2復(fù)合薄膜。
　　采用陽離子表面活性劑形成的膠束為軟模板，正硅酸乙酯（TEOS）和γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）為硅源，氨水為催化劑，在乙醇和水的混合體系中制備中空SiO2微球。采用掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、X-射線衍射（XRD）、BET（Brunaure-Emmett-Teller）比表面積測試等

3、手段對所制備中空SiO2微球的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行表征，并考察了表面活性劑種類和用量、體系中乙醇和水的體積比、復(fù)合硅源配比和總用量及反應(yīng)時間等因素對中空SiO2微球形貌的影響。結(jié)果表明，中空SiO2微球結(jié)構(gòu)規(guī)整，粒徑分布較窄，具有明顯的空心結(jié)構(gòu)。中空SiO2微球的殼層為無定型態(tài)，其上存在介孔結(jié)構(gòu)，平均孔徑為34nm，比表面積為484.71m2/g。其中采用十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）形成的膠束為模板制備出的中空SiO2微球形貌最好。隨著C

4、TAB用量的增加，中空SiO2微球的粒徑和殼層厚度均逐漸減??；隨著醇/水體積比的增加，中空SiO2微球的粒徑先增大后減小，殼層厚度逐漸增加；隨著硅源比例中TEOS含量的增加，微球的粒徑幾乎不變化，但是殼層厚度逐漸增加；延長反應(yīng)時間可以使中空SiO2微球的殼層厚度增加，但是對其粒徑基本無影響。
　　采用物理共混法將中空SiO2微球引入WPU乳液，制備WPU/中空SiO2復(fù)合乳液及復(fù)合薄膜，并對復(fù)合薄膜的透水汽性能，耐水性能和力學(xué)性能

5、進(jìn)行測試。結(jié)果表明，中空SiO2微球的引入可以顯著提高WPU薄膜的透水汽性能。中空SiO2微球的空腔直徑越大，殼層厚度越小，則WPU/中空SiO2復(fù)合薄膜的透水汽性能越好。在分散程度較好的前提下，隨著中空 SiO2微球用量的增加，WPU薄膜的透水汽性能逐漸提高，耐水性和力學(xué)性能也逐漸得到改善。將WPU/中空SiO2復(fù)合乳液應(yīng)用于合成革用無紡布，并對合成革的性能進(jìn)行測試，結(jié)果表明采用WPU/中空SiO2復(fù)合乳液涂布后的合成革的透氣性能和透