[發(fā)明專利]羥烴基封端聚硅氧烷改性陽(yáng)離子水性聚氨酯的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410255483.X
• 申請(qǐng)日: 2014-06-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103980451A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄔元娟;張萌;張樹(shù)秋;郭長(zhǎng)英;梁京蕓;鄧立剛;李騰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): C08G18/65
• 分類號(hào): C08G18/65;C08G18/61;C08G18/48;C08G18/42;C08G18/44;C08G18/12
• 代理公司: 濟(jì)南誠(chéng)智商標(biāo)專利事務(wù)所有限公司 37105
• 代理人: 王汝銀

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種羥烴基封端聚硅氧烷改性陽(yáng)離子水性聚氨酯的制備方法，具體的說(shuō)是一種具有聚硅氧烷嵌段和接枝雙改性結(jié)構(gòu)的陽(yáng)離子水性聚氨酯的制備方法。

背景技術(shù)

由于對(duì)環(huán)境友好，水性聚氨酯自問(wèn)世以來(lái)在相關(guān)領(lǐng)域獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)用材料、電子材料和化工材料，但也遇到了制約其應(yīng)用的難題。由于合成的水性聚氨酯大多為線型分散體產(chǎn)品，加上分子鏈段中親水基團(tuán)的存在，使得水性聚氨酯涂膜的耐水性差。研究資料表明，將聚硅氧烷鏈段鏈接到聚氨酯分子中能夠大大提高聚氨酯涂膜的耐水性。目前，聚硅氧烷鏈段改性陰離子水性聚氨酯的研究報(bào)道很多，且該類型產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化，而關(guān)于聚硅氧烷鏈段改性陽(yáng)離子水性聚氨酯的產(chǎn)品報(bào)道相對(duì)較少。

現(xiàn)有的陽(yáng)離子水性聚氨酯產(chǎn)品一般為季銨型，主要使用N-甲基二乙醇胺作為擴(kuò)鏈劑將叔胺基團(tuán)引入到聚氨酯分子主鏈上，再使用烷基化試劑進(jìn)行季銨化反應(yīng)。沈一丁等人制備了一種陽(yáng)離子有機(jī)硅聚氨酯自交聯(lián)乳液。該乳液以聚醚和甲苯二異氰酸酯為原料，經(jīng)小分子擴(kuò)鏈劑擴(kuò)鏈后加入羥基硅油進(jìn)行改性，再加入N-甲基二乙醇胺反應(yīng)制得含叔胺基的預(yù)聚體，最后加有機(jī)酸中和成鹽并乳液得到藍(lán)光乳白微透明乳液(《現(xiàn)代化工》，2003年，第23卷增刊)。易云紅等人也采用類似的方法合成了有機(jī)硅改性水性陽(yáng)離子聚氨酯，唯一不同的是他們選用含氨烴基的硅烷偶聯(lián)劑替代羥基硅油(《中國(guó)涂料》，2006年，第21卷，第8期和《涂料工業(yè)》，2008年，第38卷，第1期)。上述有機(jī)硅改性陽(yáng)離子水性聚氨酯的制備方法中，均使用N-甲基二乙醇胺與異氰酸酯基反應(yīng)制備含叔胺基的預(yù)聚體，然而叔胺基團(tuán)在制備水性聚氨酯的過(guò)程可作為催化劑加速異氰酸基與羥基的反應(yīng)，使反應(yīng)過(guò)程中體系劇烈放熱，合成工藝不易控制。因此通過(guò)此路線制備的陽(yáng)離子水性聚氨酯，工藝比較復(fù)雜，有時(shí)候乳化產(chǎn)品不夠穩(wěn)定，所以給工業(yè)化生產(chǎn)帶來(lái)困難。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，為了提高水性聚氨酯涂膜的耐水性能，同時(shí)避免使用N-甲基二乙醇胺在擴(kuò)鏈過(guò)程中引起的自催化反應(yīng)，本發(fā)明提供一種羥烴基封端聚硅氧烷改性陽(yáng)離子水性聚氨酯的制備方法，具體的說(shuō)是一種具有聚硅氧烷嵌段和接枝雙改性結(jié)構(gòu)的陽(yáng)離子水性聚氨酯的制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：首先以雙端單羥烴基封端聚硅氧烷、單端雙羥烴基封端聚硅氧烷、多異氰酸酯和聚合物多元醇為原料，進(jìn)行預(yù)聚反應(yīng)得到聚硅氧烷改性聚氨酯預(yù)聚體；接著以擴(kuò)鏈劑、雙羥基縮水甘油醚(或雙羥基縮水甘油酯或兩種任意比例混合的混合物)、和單羥基縮水甘油醚(或單羥基縮水甘油酯或兩種任意比例混合的混合物)為原料，進(jìn)行擴(kuò)鏈和封端反應(yīng)得到兩端和側(cè)鏈含環(huán)氧基團(tuán)的聚硅氧烷改性聚氨酯；然后以有機(jī)胺化合物(或有機(jī)磷化合物或有機(jī)硫化合物)和有機(jī)酸為原料，進(jìn)行離子化反應(yīng)得到分子含陽(yáng)離子基團(tuán)的聚硅氧烷改性聚氨酯；最后將離子化后的聚硅氧烷改性聚氨酯通過(guò)自乳化分散到水中，減壓蒸餾去除丁酮后得到羥烴基封端聚硅氧烷改性陽(yáng)離子水性聚氨酯。

雙端單羥烴基封端聚硅氧烷和單端雙羥烴基封端聚硅氧烷分別具有下列結(jié)構(gòu)：

其中R₁為下述結(jié)構(gòu)中的任意一種：

A₁)CH₂CH₂CH₂OH???A₂)CH₂CH₂CH₂CH₂OH???A₃)CH₂CH₂CH₂CH₂CH₂OH

A₄)CH₂CH₂CH₂CH₂CH₂CH₂OH???A₅)CH₂CH₂CH₂OCH₂CH(OH)CH₂OCH₃

其中R₂為下述結(jié)構(gòu)中的任意一種：