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新型POSS基杂化泡沫稳定剂表面张力测定及对泡沫压缩性能的影响（二）
来源：功能材料 浏览 312 次 发布时间:2025-09-03
2结果与讨论
2.1 PAVE-5和PGVF-6红外结构表征
通过红外光谱对所制得功能材料的官能团化学状态进行表征分析,图2(a)和2(b)分别为PAVE-5和PGVF-6及其原料的红外吸收光谱图。PAVE-5和PGVF-6谱图中,能够清晰观察到处于2960cm-位置的CH3反对称伸缩吸收峰,处于2930和2860cm-1的CH2伸缩吸收峰,处于1720cm-位置的酯基C=O伸缩吸收峰,处于1256cm-1位置的C-O-C伸缩吸收峰,和处于1090和1010cm-位置的Si-O-Si吸收峰,而原本SH-POSS处的S-H吸收峰消失,VDMS、APEG400、APEG750和2-壬烯酸甲酯的单体C=C伸缩吸收峰也消失,表明PAVE-5和PGVF-6制备成功。
2.2 PAVE-5和PGVF-6核磁共振氢谱表征
采用核磁共振氢谱对所制备复合材料的化学结构进一步表征分析。图3为PAVE-5以及其原料的核磁共振对比图。PAVE-5谱图中，SH-POSS的-SH质子氢吸收峰已经消失，接枝成功的APEG400烯烃双键的质子氢吸收峰已经明显消失，末端连接的-OH质子氢吸收峰在5.32x10-6处;同样反应成功的2-壬烯酸甲酯单体，烯烃双键的质子氢吸收峰也同样消失不见，连接O的末端烷烃-CH3质子氢吸收峰处于3.75x 10-6的位置;最后成功反应的VDMS单体，烯烃双键的质子氢吸收峰也已经消失，Si上连接的所有甲基CH3分别处在0.09x10-6和0.14x10-6处，可以得知PAVE-5成功合成。
图4为PGVF-6以及其原料的核磁共振对比图。PGVF-6谱图中,SH-POSS上的-SH质子氢吸收峰已经消失,接枝成功的APEG750单体,烯烃双键的质子氢吸收峰已经消失,末端连接的-OH质子氢吸收峰在5.21times 10^{-6}处;同样反应成功的2-壬烯酸甲酯单体,烯烃双键的质子氢吸收峰也同样消失不见，连接O的末端烷烃-CH3质子氢吸收峰处于3.72x10-6的位置，末端烷烃-CH3的质子氢吸收峰在0.88x10-6处;最后成功反应的VDMS单体，烯烃双键的质子氢吸收峰也已经消失，后续Si上连接的所有甲基-CH3分别处在0.12x10-6和0.08x10-6处，可以得知PGVF-6杂化材料成功合成。
3硬质聚氨酯泡沫塑料的性能
泡沫稳定剂在硬质聚氨酯泡沫的形成过程中起到关键作用,对泡沫的压缩强度有显著影响。通过表2可以得知,添加PGVF-6的硬质聚氨酯泡沫压缩强度最高。首先,这可能是由于PGVF-6接枝的APEG750含有-OH结构,使得泡沫稳定剂均匀分散在多元醇中,且能够与异氰酸酯反应,进而使得反应充分进行,泡沫泡孔均匀细致;其次,接枝的聚硅氧烷链段有助于泡沫稳定剂的表面铺展,进而使得表面张力降低,得到的泡沫泡孔更细腻;最后,由于泡沫稳定剂分散均匀,反应充分，使得其在泡沫结构中形成稳定的POSS纳米均匀网络结构，具有较好的支撑能力，从而使得泡沫自身抗压缩性能增强。
表2添加不同种类泡沫稳定剂硬质聚氨酯泡沫的压缩强度
4硬质聚氨酯泡沫压缩性能的影响机理
4.1硬质聚氨酯泡沫泡孔结构对压缩性能的影响
4.1.1硬质聚氨酯泡沫塑料的表观结构
泡沫稳定剂的存在对于硬质聚氨酯泡沫性能影响在宏观上有着十分显著的体现。图5是添加不同种类的泡沫稳定剂后制样得到的硬质聚氨酯泡沫横截面的数码照片。结果表明，接枝APEG链段的PAVE-5和PGVF-6泡沫稳定剂所制备的聚氨酯泡沫RPU-3和RPU-4,其泡孔结构相较于市售产品所制备的聚氨酯泡沫展现出了更加细腻均匀的泡孔结构，而市售产品所形成的泡沫则表现出较为粗糙且孔径不均匀的泡孔结构。这表明亲水结构有利于泡沫稳定剂均匀分散在多元醇中并使得反应充分进行，泡孔尺寸细小致密，有利于改善硬质聚氨酯泡沫的压缩性能。
4.1.2硬质聚氨酯泡沫塑料的微观结构
聚氨酯泡沫的微观结构特征会显著宏观上的应用性能，因此对添加不同种类泡沫稳定剂的聚氨酯泡沫的SEM进行了测试，结果如图6所示。通过SEM可以得知，5种硬质聚氨酯泡沫的泡孔大小分布存在明显差距。添加国产-1泡沫稳定剂的泡沫泡孔较大且不均匀，添加进口-2泡沫稳定剂的泡沫泡孔虽然分布有所改善，但仍然存在较大的泡孔结构。PAVE-5和PGVF-6泡沫稳定剂的泡沫其泡孔结构相较于前面两者得到了明显的改善，泡沫孔径减小，且尺寸分布更加均一，没有明显的大孔径泡沫存在，其中RPU-4展现出了更加致密细小且分布均匀的泡孔结构。这说明含-OH的亲水性结构使得泡沫稳定剂在硬质聚氨酯泡沫中分散更加均匀，反应更加均匀有效。泡沫稳定剂与这种均一且细小致密的泡沫结构通常会使得聚氨酯泡沫展现出更高的压缩强度，这主要是由于在受压时，泡沫的细胞壁会发生屈曲行为，这种细小致密且分布均匀的孔径能够有效地吸收和分散应力，避免薄弱点的形成从而有效提高聚氨酯泡沫的抗压缩性能。
新型POSS基杂化泡沫稳定剂表面张力测定及对泡沫压缩性能的影响（一）