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新型POSS基雜化泡沫穩(wěn)定劑表面張力測定及對泡沫壓縮性能的影響（二）
來源：功能材料 瀏覽 609 次 發(fā)布時(shí)間:2025-09-03
2結(jié)果與討論
2.1 PAVE-5和PGVF-6紅外結(jié)構(gòu)表征
通過紅外光譜對所制得功能材料的官能團(tuán)化學(xué)狀態(tài)進(jìn)行表征分析,圖2(a)和2(b)分別為PAVE-5和PGVF-6及其原料的紅外吸收光譜圖。PAVE-5和PGVF-6譜圖中,能夠清晰觀察到處于2960cm-位置的CH3反對稱伸縮吸收峰,處于2930和2860cm-1的CH2伸縮吸收峰,處于1720cm-位置的酯基C=O伸縮吸收峰,處于1256cm-1位置的C-O-C伸縮吸收峰,和處于1090和1010cm-位置的Si-O-Si吸收峰,而原本SH-POSS處的S-H吸收峰消失,VDMS、APEG400、APEG750和2-壬烯酸甲酯的單體C=C伸縮吸收峰也消失,表明PAVE-5和PGVF-6制備成功。
2.2 PAVE-5和PGVF-6核磁共振氫譜表征
采用核磁共振氫譜對所制備復(fù)合材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步表征分析。圖3為PAVE-5以及其原料的核磁共振對比圖。PAVE-5譜圖中，SH-POSS的-SH質(zhì)子氫吸收峰已經(jīng)消失，接枝成功的APEG400烯烴雙鍵的質(zhì)子氫吸收峰已經(jīng)明顯消失，末端連接的-OH質(zhì)子氫吸收峰在5.32x10-6處;同樣反應(yīng)成功的2-壬烯酸甲酯單體，烯烴雙鍵的質(zhì)子氫吸收峰也同樣消失不見，連接O的末端烷烴-CH3質(zhì)子氫吸收峰處于3.75x 10-6的位置;最后成功反應(yīng)的VDMS單體，烯烴雙鍵的質(zhì)子氫吸收峰也已經(jīng)消失，Si上連接的所有甲基CH3分別處在0.09x10-6和0.14x10-6處，可以得知PAVE-5成功合成。
圖4為PGVF-6以及其原料的核磁共振對比圖。PGVF-6譜圖中,SH-POSS上的-SH質(zhì)子氫吸收峰已經(jīng)消失,接枝成功的APEG750單體,烯烴雙鍵的質(zhì)子氫吸收峰已經(jīng)消失,末端連接的-OH質(zhì)子氫吸收峰在5.21times 10^{-6}處;同樣反應(yīng)成功的2-壬烯酸甲酯單體,烯烴雙鍵的質(zhì)子氫吸收峰也同樣消失不見，連接O的末端烷烴-CH3質(zhì)子氫吸收峰處于3.72x10-6的位置，末端烷烴-CH3的質(zhì)子氫吸收峰在0.88x10-6處;最后成功反應(yīng)的VDMS單體，烯烴雙鍵的質(zhì)子氫吸收峰也已經(jīng)消失，后續(xù)Si上連接的所有甲基-CH3分別處在0.12x10-6和0.08x10-6處，可以得知PGVF-6雜化材料成功合成。
3硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的性能
泡沫穩(wěn)定劑在硬質(zhì)聚氨酯泡沫的形成過程中起到關(guān)鍵作用,對泡沫的壓縮強(qiáng)度有顯著影響。通過表2可以得知,添加PGVF-6的硬質(zhì)聚氨酯泡沫壓縮強(qiáng)度最高。首先,這可能是由于PGVF-6接枝的APEG750含有-OH結(jié)構(gòu),使得泡沫穩(wěn)定劑均勻分散在多元醇中,且能夠與異氰酸酯反應(yīng),進(jìn)而使得反應(yīng)充分進(jìn)行,泡沫泡孔均勻細(xì)致;其次,接枝的聚硅氧烷鏈段有助于泡沫穩(wěn)定劑的表面鋪展,進(jìn)而使得表面張力降低,得到的泡沫泡孔更細(xì)膩;最后,由于泡沫穩(wěn)定劑分散均勻,反應(yīng)充分，使得其在泡沫結(jié)構(gòu)中形成穩(wěn)定的POSS納米均勻網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有較好的支撐能力，從而使得泡沫自身抗壓縮性能增強(qiáng)。
表2添加不同種類泡沫穩(wěn)定劑硬質(zhì)聚氨酯泡沫的壓縮強(qiáng)度
4硬質(zhì)聚氨酯泡沫壓縮性能的影響機(jī)理
4.1硬質(zhì)聚氨酯泡沫泡孔結(jié)構(gòu)對壓縮性能的影響
4.1.1硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的表觀結(jié)構(gòu)
泡沫穩(wěn)定劑的存在對于硬質(zhì)聚氨酯泡沫性能影響在宏觀上有著十分顯著的體現(xiàn)。圖5是添加不同種類的泡沫穩(wěn)定劑后制樣得到的硬質(zhì)聚氨酯泡沫橫截面的數(shù)碼照片。結(jié)果表明，接枝APEG鏈段的PAVE-5和PGVF-6泡沫穩(wěn)定劑所制備的聚氨酯泡沫RPU-3和RPU-4,其泡孔結(jié)構(gòu)相較于市售產(chǎn)品所制備的聚氨酯泡沫展現(xiàn)出了更加細(xì)膩均勻的泡孔結(jié)構(gòu)，而市售產(chǎn)品所形成的泡沫則表現(xiàn)出較為粗糙且孔徑不均勻的泡孔結(jié)構(gòu)。這表明親水結(jié)構(gòu)有利于泡沫穩(wěn)定劑均勻分散在多元醇中并使得反應(yīng)充分進(jìn)行，泡孔尺寸細(xì)小致密，有利于改善硬質(zhì)聚氨酯泡沫的壓縮性能。
4.1.2硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的微觀結(jié)構(gòu)
聚氨酯泡沫的微觀結(jié)構(gòu)特征會(huì)顯著宏觀上的應(yīng)用性能，因此對添加不同種類泡沫穩(wěn)定劑的聚氨酯泡沫的SEM進(jìn)行了測試，結(jié)果如圖6所示。通過SEM可以得知，5種硬質(zhì)聚氨酯泡沫的泡孔大小分布存在明顯差距。添加國產(chǎn)-1泡沫穩(wěn)定劑的泡沫泡孔較大且不均勻，添加進(jìn)口-2泡沫穩(wěn)定劑的泡沫泡孔雖然分布有所改善，但仍然存在較大的泡孔結(jié)構(gòu)。PAVE-5和PGVF-6泡沫穩(wěn)定劑的泡沫其泡孔結(jié)構(gòu)相較于前面兩者得到了明顯的改善，泡沫孔徑減小，且尺寸分布更加均一，沒有明顯的大孔徑泡沫存在，其中RPU-4展現(xiàn)出了更加致密細(xì)小且分布均勻的泡孔結(jié)構(gòu)。這說明含-OH的親水性結(jié)構(gòu)使得泡沫穩(wěn)定劑在硬質(zhì)聚氨酯泡沫中分散更加均勻，反應(yīng)更加均勻有效。泡沫穩(wěn)定劑與這種均一且細(xì)小致密的泡沫結(jié)構(gòu)通常會(huì)使得聚氨酯泡沫展現(xiàn)出更高的壓縮強(qiáng)度，這主要是由于在受壓時(shí)，泡沫的細(xì)胞壁會(huì)發(fā)生屈曲行為，這種細(xì)小致密且分布均勻的孔徑能夠有效地吸收和分散應(yīng)力，避免薄弱點(diǎn)的形成從而有效提高聚氨酯泡沫的抗壓縮性能。
新型POSS基雜化泡沫穩(wěn)定劑表面張力測定及對泡沫壓縮性能的影響（一）