[發明專利]一種聚硅氧烷改性聚氨酯水分散體的制備方法

有效

• 申請號: 201410089774.6
• 申請日: 2014-03-12
• 公開（公告）號: CN103819648A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 蔡再生;馮磊;王俊;劉惠林;徐海明;陳立文;周歸歸;李燕龍
• 申請（專利權）人: 東華大學;華懋（廈門）織造染整有限公司
• 主分類號: C08G18/75
• 分類號: C08G18/75;C08G18/66;C08G18/48;C08G18/61;C08G18/34;C08G18/32;C08G18/12;C08G18/08
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 黃志達

技術領域

本發明屬于改性聚氨酯材料的制備領域，特別涉及一種聚硅氧烷改性聚氨酯水分散體的制備方法。?

背景技術

聚氨酯(PU)是聚氨基甲酸酯(polyurethane)的簡稱，這類高分子化合物材料中含有相當數量的氨基甲酸酯基(-NHCOO-)。聚氨酯具有耐磨、抗撕裂、抗曲撓性好的特點，有優良的加工性能，可以廣泛地應用于運輸、家電、機械、建筑、輕紡、制鞋、體育用具及場地、農業、國防等領域，是一種多功能的聚合物材料。?

聚氨酯分為溶劑型聚氨酯和水性聚氨酯兩大類。溶劑型聚氨酯應用于紡織工業，有些性能比水性聚氨酯好，如薄膜強度、耐水性和粘結性，另外光潔度也優于水性聚氨酯，在轉移和濕法涂層上用量較大。但由于其主要溶劑為甲苯、二甲苯、丁酮等有機溶劑及其混合物，有機溶劑有一定的毒性，環境污染大，且易燃易爆，工廠建筑上也有特別要求，隨著人們環保意識的增強和環保法規的完善，目前應用上已受到一定的限制。?

水性聚氨酯(WPU)是指聚氨酯溶解于水或者分散于水中而形成的一種聚氨酯，有人也稱其為水系聚氨酯或水基聚氨酯。它不僅具有溶劑型聚氨酯的一些優異性質，而且具有無毒、無污染、節省能源、操作加工方便及易貯存等特點。在人們對環保日益關注的今天，水性聚氨酯有取代溶劑型聚氨酯的趨勢。但是水性聚氨酯合成時大分子結構上引入了親水基團，另外水性聚氨酯大多是線性聚合物，內部雖存在因氫鍵而形成的物理交聯，但缺乏化學交聯，因此水性聚氨酯力學性能較差，耐水、耐溶劑性、耐熱性和光澤性均不理想。需要對其進行改性處理，以提升其性能。?

有機硅材料是分子結構中含有硅元素的高分子合成材料，主鏈是一條Si-O-Si鍵交替組成的穩定骨架，有機基團與硅原子相連形成側基。其獨特的結構賦予有機硅材料一系列優異的性能，如：極好耐高低溫性能，優良的電絕緣性和化學穩定性、憎水防潮性、生理惰性及生物相容性。用其改性聚氨酯，可以使聚氨酯具有許多優良的性能，如：良好的耐水性、耐老化性、耐候性、耐高低溫和耐化學溶劑性等，因而可以有機硅改性聚氨酯成為聚氨酯研究領域的熱點之一。?

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種聚硅氧烷改性聚氨酯水分散體的制備方法，本發明利用聚氨酯具有耐磨、抗撕裂、抗曲撓性好的特點，并針對其不足，用具有獨特結構?賦予有機硅材料改性聚氨酯，可以使聚氨酯具有許多優良的性能，如：良好的耐水性、耐老化性、耐候性、耐高低溫和耐化學溶劑性等。?

本發明的一種聚硅氧烷改性聚氨酯水分散體的制備方法，包括：?

（1）將異氟爾酮二異氰酸酯IPDI熔化，然后加入1%-10wt%聚醚210和聚醚220，在70-80℃條件下，反應25-30min，然后加入1%-10wt%聚硅氧烷改性劑，反應30min，然后加入二羥甲基丙酸溶液，在70-80℃，反應25-30min，再加入乙二醇反應40-60min，得到改性聚氨酯預聚物；其中異氟爾酮二異氰酸酯IPDI、聚醚210、聚醚220、聚硅氧烷改性劑、二羥甲基丙酸、乙二醇的質量比為100：1～10：1～10：1～10：1～10：15～50；?

（2）將上述預聚物降至室溫，加入丙酮降粘，常溫直至預聚物溶解，得到均相溶液，然后加入三乙胺中和分子鏈中的羧酸，得到預聚體的丙酮溶液，15-30min后，將預聚體的丙酮溶液加入二乙烯三胺的水溶液中，攪拌，乳化擴鏈，除去丙酮，即得聚硅氧烷改性聚氨酯水分散體；其中預聚體、丙酮、三乙胺、二乙烯三胺的質量比為100：200～400：1～5：80～120。?

所述步驟（1）中聚醚210和聚醚220為除水后的聚醚210和聚醚220。?

所述步驟（1）中所用其他原料均為除水后的干燥物。?

所述步驟（1）中聚硅氧烷改性劑為α-氫-ω-羥基-聚二甲基硅氧烷或α,ω-二羥基聚二甲基硅氧烷。?

所述α-氫-ω-羥基-聚二甲基硅氧烷或α,ω-二羥基聚二甲基硅氧烷相對分子量均為M=1000-3000。?

所述步驟（1）中二羥甲基丙酸溶液為3.18g二羥甲基丙酸溶解在10gN,N–二甲基甲酰胺中。?

所述步驟（1）中用二正丁胺反滴定法分析預聚物中異氰酸根NCO含量，取樣，預聚物中異氰酸根含量達到起始值的40～80%時，終止反應。?

所述步驟（2）中乳化擴鏈時間為40-60min。?

所述步驟（2）中50-60℃條件下，恒溫10-30min，除去丙酮。?