一種氨基矽改性水性聚氨酯及其製備方法
2023-06-20 03:59:56
專利名稱：一種氨基矽改性水性聚氨酯及其製備方法
技術領域：
本發明涉及有機矽改性水性聚氨酯技術領域，具體是一種氨基矽改性水性聚氨酯及其製備方法。
背景技術：
水性聚氨酯不燃、無毒、無汙染、易儲存、使用方便、具有溶劑型聚氨酯的綜合性能，在聚氨酯研究領域已成為重要研究方向。由於水性聚氨酯大多是熱塑性的，另外，高分子量的聚氨酯不能形成良好而穩定的分散體，所以傳統的單組分水性聚氨酯在硬度、耐水性、耐溶劑性還不能完全達到溶劑或雙組分聚氨酯的水平。由於有機矽有著特殊的結構和製備而成，具有低溫柔順性好、表面張力低、生物相容性好、耐燃、耐候性好、耐水性好、熱穩定性好等優點。近幾十年來，許多研究者都希望把聚矽氧烷和聚氨酯的優點結合起來，得到性能優異的材料，這種材料應該能夠大大提高水性聚氨酯的耐水性和耐候性。有機矽改性水性聚氨酯的主要方式有共混改性和共聚改性。有機矽共混改性通常是將有機矽用作改性劑添加入聚氨酯體系中，改善聚氨酯製品某方面的性能。共混改性僅僅是簡單的機械混合，無化學鍵形成，羥基矽油易於遷移，造成矽感時效短。因此，有機矽改性聚氨酯最常用的方法是共聚改性。通過兩端帶有反應性官能團的聚矽氧烷低聚物與多異氰酸酯經逐步加成，聚合而製得嵌段共聚物。就是用二羥基或二氨基聚矽氧烷、二異氰酸酯及擴鏈劑在適當溶劑中，採用一步法或兩步法聚合而成。合成以聚矽氧烷為軟段的聚氨酯有兩個問題，一是端羥基熱不穩定性；二是軟硬段的溶度參數相差懸殊。由於聚矽氧烷與聚氨酯的溶度參數相差較大， 是典型的熱力學不穩定體系，因而該體系存在微相分離，賦予該材料較好的力學性能，但微相分離程度過高，反而會導致其力學性能不夠理想。為此，人們採取了許多辦法，通過加強軟硬段間的相互作用，得到適當的微相分離程度，以提高材料的性能。用於改性聚氨酯有機矽化合物主要是含有羧基封端的羥基矽油、氨基或烷氧基封端的矽烷偶聯劑等，帶有活性端基的聚矽氧烷與端異氰酸酯基的化合物或預聚體通過加成聚合和擴鏈反應，製備而成有機矽改性聚氨酯。有機矽共聚改性水性聚氨酯主要有合成與擴鏈兩種不同的製備方法。所謂合成法是在合成過程中將羥基矽油或氨基矽油引入聚氨酯鏈段中。羥基矽油的反應活性適中，合成過程反應平穩。但氨基矽油的氨基氫反應活性很高，並且對聚氨酯溶解度有差異，所以聚合反應都需要在溶劑的存在下進行；擴鏈法是指在預聚體乳化的過程中擴鏈引入氨基矽油。端羥基矽油與異氰酸酯反應在聚氨酯分子鏈中引入聚矽氧烷形成Si-O-C鍵為一弱鍵，極易斷裂分解。而且端羥基聚矽氧烷或端氨基聚烷價格十分昂貴，這是有機矽改性水性聚氨酯在工業上應用的最大障礙。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種氨基矽改性水性聚氨酯及其製備方法，解決有機矽改性水性聚氨酯終端羥基矽極易分解斷裂，以及端羥基、端氨基矽原料難得，成本高的問題。本發明的技術方案為一種氨基矽改性水性聚氨酯，它是由下列重量份比的原料製備而成聚醚: 150-220、異佛爾酮二異氰酸酯:100-150、二羥甲基丙酸:15_20、催化劑0. 5-0. 8、三羥甲基丙烷:0-5、1，4_ 丁二醇:15-30、丙酮4-5、三乙胺:10_15、側鏈氨基矽油:5_10、去離子 7jC :620-630。所述的聚醚選用聚醚N220、聚碳酸酯二元醇或聚四氫呋喃二元醇。所述的催化劑選用二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫或三亞乙基二胺。一種氨基矽改性水性聚氨酯的製備方法，包括下列步驟(1)、按重量份在反應容器中加入聚醚，在110-120°C下抽真空脫水1-2小時，然後降溫至55-65°C，加入異佛爾酮二異氰酸酯、催化劑和二羥甲基丙酸，升溫至75-80°C反應 2-3小時，得反應液；O)、按重量份將混合好的三羥甲基丙烷和1，4_ 丁二醇混合液加入反應液中，控制溫度在65-75°C反應1. 5-2. 5小時，反應中加入丙酮，得聚氨酯預聚體；(3)、將聚氨酯預聚體降溫至33-37°C，按重量份加入三乙胺，然後邊快速攪拌邊加入去離子水，再緩慢加入側鏈氨基矽油，分散15-25分鐘後，減壓蒸餾脫除丙酮，得到氨基矽改性水性聚氨酯。本發明所述的側鏈氨基矽油的結構式為
權利要求
1.一種氨基矽改性水性聚氨酯，其特徵在於它是由下列重量份比的原料製備而成 聚醚150-220、異佛爾酮二異氰酸酯100-150、二羥甲基丙酸15_20、催化劑0. 5-0. 8、三羥甲基丙烷:0-5、1，4_ 丁二醇:15-30、丙酮4-5、三乙胺:10_15、側鏈氨基矽油:5_10、去離子水620-630。
2.根據權利要求1所述的一種氨基矽改性水性聚氨酯，其特徵在於所述的聚醚選用聚醚N220、聚碳酸酯二元醇或聚四氫呋喃二元醇。
3.根據權利要求2所述的一種氨基矽改性水性聚氨酯，其特徵在於所述的催化劑選用二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫或三亞乙基二胺。
4.根據權利要求1所述的一種氨基矽改性水性聚氨酯的製備方法，其特徵在於包括下列步驟(1)、按重量份在反應容器中加入聚醚，在110-120°C下抽真空脫水1-2小時，然後降溫至55-65°C，加入異佛爾酮二異氰酸酯、催化劑和二羥甲基丙酸，升溫至75-80°C反應2-3小時，得反應液；(2)、按重量份將混合好的三羥甲基丙烷和1，4_ 丁二醇混合液加入反應液中，控制溫度在65-75°C反應1. 5-2. 5小時，反應中加入丙酮，得聚氨酯預聚體；(3)、將聚氨酯預聚體降溫至33-37°C，按重量份加入三乙胺，然後邊快速攪拌邊加入去離子水，再緩慢加入側鏈氨基矽油，分散15-25分鐘後，減壓蒸餾脫除丙酮，得到氨基矽改性水性聚氨酯。
全文摘要
本發明公開了一種氨基矽改性水性聚氨酯，它是由下列重量份比的原料製備而成聚醚150-220、異佛爾酮二異氰酸酯100-150、二羥甲基丙酸15-20、催化劑0.5-0.8、三羥甲基丙烷0-5、1，4-丁二醇15-30、丙酮4-5、三乙胺10-15、側鏈氨基矽油5-10、去離子水620-630。本發明在水相擴鏈中引入側鏈氨基矽油進行改性，製得氨基矽改性水性聚氨酯，其製備成本低，耐水性、附著力好、環保無安全隱患。
文檔編號C08G18/12GK102167795SQ201010621330
公開日2011年8月31日 申請日期2010年12月31日 優先權日2010年12月31日
發明者王奇 申請人:王奇