Page 163 - 2025水性涂料虚拟专辑

周如东等：水性硅溶胶接枝聚氨酯乳液的制备及其在汽车玻璃导 密封条上的应用研究

was better than that of the ordinary water-based polyurethane coating，meeting the use
requirements of the EPDM rubber glass guide channel sealing strip coating.
Key words：waterborne polyurethane；silica sol；wear resistant；mechanical properties；
EPDM rubber

三元乙丙橡胶（EPDM）具有优异的耐热性、耐 氧 计，通过添加交联剂增加涂层的交联密度，在满足断
性、耐蒸汽性及电气性能，被广泛应用于汽车配件、耐 裂伸长率的同时其耐水及耐化学溶剂的性能也可显
[1]
热制品、电线电 和密封材料等领域 。但是 EPDM 著提高。
耐磨性不佳，且表面粗糙、手感差，GB/T 21282—2007 本研究采用脂肪族二元醇、二异氰酸酯为主体
《乘用车用橡塑密封条》规定密封条不允许出现影响 结构，二羟甲基丙酸作为亲水扩链剂，通过硅溶胶改
产品美观和使用性能的缺陷，且对于耐磨性有严格 性引入硅元素制备水性聚氨酯乳液，并搭配封闭型
要求，单一的 EPDM 不足以满足标准规定，可以通过 异氰酸酯交联剂制备密封条涂层，对涂层的理化性
对其表面植 和喷涂涂层 2 种方式达到使用要求。 能进行测试，最终制备了可以满足密封条性能指标
相比较植 而言，喷涂涂层可以大大降低人工成本 的涂层体系。
以及施工难度，目前的 EPDM 厂家大多使用此法。但
涂料的来源大多依赖进口，不仅价格昂贵，而且购 1 实验部分
道不稳定，而国内这方面的很多产品添加大量的 1. 1
润滑剂、固体颗粒等，满足了耐磨性却忽略了涂料的 主要原料
耐用性，使用年限短，外观较差。 聚碳酸酯二元醇Desmophen C2100（PCDL）：工业
聚氨酯弹性材料具有耐候性好、断裂伸长率和 级，科思创，相对分子质量 1 000；聚己内酯二元醇
抗张强度高的特点，可以满足密封条涂层的力学性 2102（PCL）：工业级，聚 化工，相对分子质量 1 000；
能要求，但是水性聚氨酯的耐水、耐化学溶剂以及耐 二月桂酸二丁基锡（DBTDL）：化学纯，北京正恒化
磨性不佳，难以达到密封条涂层的使用标准。二氧 工；异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、二环己基甲烷−4，4-
化硅颗粒表面具有丰富的硅醇键，可以与聚氨酯上 二异氰酸酯（HMDI）、2，6-甲苯二异氰酸酯（TDI）：工
的异氰酸酯反应，并且Si—O—Si键也可以自身成膜， 业级，万华；二羟甲基丙酸（DMPA）：工业级，湖州长
®
有助于提高复合涂层性能。 化工；硅溶胶 THI S-S30：工业级，恒 化工；丙酮、
目前在水性聚氨酯中引入硅元素的方法主要是 乙二胺（EDA）：试剂级 ，润友 ；二乙基乙醇胺
有机硅改性，有机硅改性对聚氨酯耐温性和硬度等 （DMAE）：工业级，德 ；水性聚四氟乙烯（PTFE）蜡
性能提升较小 [2-3] ，而硅元素引入最广泛的方法是物 乳液996：工业级， 海化工；丙二醇甲醚DOWANOL™
理共混，这种方法制备的复合材料容易产生相分离 PM：工业级，陶氏；封闭型异氰酸酯 BL-8124：工业
从而导致性能显著下降 [4-5] 。硅溶胶作为纳米二氧化 级， 志；流平剂 SN-4710、润湿剂 SN-4727：工业级，
硅在水中的分散液，具有良好的分散性 。采用异氰 深 ；增稠剂299：工业级，海明斯；黑色浆：自制。
[6]
酸酯封端的聚氨酯预聚体与硅溶胶进行混合，可以 1. 2 硅 胶改性聚氨酯乳液的制备
与无机相纳米二氧化硅表面的羟基发生反应或形成 称取 60 g PCDL 和 60 g PCL 加入装有温度计、搅
氢键，获得性能优异的复合乳液 。 拌器、回流冷凝管的四口烧瓶中，开动搅拌，升温至
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均匀分散在基础液中的 SiO 纳米微粒有极高的 130 ℃回流，脱水至无水分 出。降温至 40 ℃，加入
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扩散和自扩散能力，极易吸附在摩擦表面形成一层 60 g IPDI（控制—NCO 和—OH 物质的量比为 3∶2）和
物理吸附膜，在边界润滑条件下可以降低涂层表面 80 g 丙酮，缓慢升温至 60 ℃反应 30 min，滴加 0. 2 g
的摩擦系数，使得涂层耐磨性显著提升。同时，纳米 DBTDL继续反应 3 h后降至室温。添加 8 g DMPA，升
二氧化硅表面存在大量的羟基，容易和水生成氢键， 温至60 ℃继续反应2 h后降至室温，加入0. 3 g DMAE
硅溶胶干燥后漆膜表面羟基基本被缩合完全，涂层 中和至 pH 为 8. 5。加入 180 g 硅溶胶高速搅拌乳化，
致密，不产生静电，空气中 埃难黏附，使涂层的耐 乳化后升温至 60 ℃，并连接真空 负压 出体系中
水性进一步提升 ；加上对水性聚氨酯的结构进行设 的丙酮，并保温反应 3 h 将体系中的—NCO 反应完
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