[發明專利]羥烴基封端聚二甲基硅氧烷改性水性聚氨酯復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 201810060747.4
• 申請日: 2018-01-22
• 公開（公告）號: CN108276548A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 徐勇;趙偉;李耕
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: C08G18/66
• 分類號: C08G18/66;C08G18/61;C08G18/44;C08G18/10
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 劉海霞

本發明公開了一種羥烴基封端聚二甲基硅氧烷改性水性聚氨酯復合材料的制備方法。所述方法使用聚酯二元醇、二異氰酸酯、多羥基羧酸、小分子二元醇以及交聯劑進行逐步聚合反應，合成側鏈含羧基的親水性聚氨酯，然后加入三乙胺使側鏈羧基形成季銨鹽后，再加入羥烴基封端聚二甲基硅氧烷改性，得到羥烴基封端聚二甲基硅氧烷改性預聚體，將羥烴基封端聚二甲基硅氧烷改性預聚體分散在水中，制得羥烴基封端聚二甲基硅氧烷改性水性聚氨酯分散液。本發明制備的乳液固含量在30～50％之間，外觀半透明，拉伸強度為43～62MPa，接觸角為95～116°，邵A硬度為90～99，具有良好的透明性、硬度以及力學性能。

技術領域

本發明屬于聚氨酯材料技術領域，涉及一種水性聚氨酯材料的制備方法，具體涉及一種羥烴基封端聚二甲基硅氧烷改性水性聚氨酯復合材料的制備方法。

背景技術

水性聚氨酯(WPU)乳液是指聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的水系聚氨酯，它是以水作為溶劑，揮發性有機溶劑含量超低，具有氣味小、環境友好、節能和安全等優點，滿足了現代社會對綠色化學的要求，廣泛地用于交通運輸、建筑、機械、國防、體育、醫療衛生等領域。然而WPU存在耐水性差、光澤度低缺點，其應用受到限制。為了改善水性聚氨酯的這些缺陷，常使用羥烴基封端聚二甲基硅氧烷對其進行改性，目前已有若干報道有關羥烴基封端聚二甲基硅氧烷改性聚氨酯，改善其耐水性的專利及文獻。如DU Y等人采用羥基硅油乳液與水性聚氨酯乳液物理共混方法，但因羥基硅油與聚氨酯相容性差，羥烴基封端聚二甲基硅氧烷容易向表面遷移并導致相分離的現象，結果并不理想(DU Y,et al.Synthesisand properties of waterborne polyurethane based PTMG and PDMS as soft segment[J].Polymer Bulletin,2016,73(1):293-308.)。ZHANG M等人采用氨基硅烷偶聯劑改性水性聚氨酯，但因硅烷偶聯劑分子量小，擴鏈后在分子中引入的硅氧烷鏈段較短，從而硅氧烷含量較低，改善聚氨酯涂膜疏水性的效果也不太理想(ZHANG M,et al.Study on reactivepolydimethylsiloxane-modified waterborne polyurethanes[J].Journal of PolymerResearch,2012,19(1):9807-9816.)。

發明內容

針對現有水性聚氨酯材料穩定性差、耐水性不佳、成膜性不好等缺陷，本發明提供一種羥烴基封端聚二甲基硅氧烷改性水性聚氨酯復合材料的制備方法。

本發明的技術方案如下：

羥烴基封端聚二甲基硅氧烷改性水性聚氨酯復合材料的制備方法，具體步驟如下：

步驟1，在無水聚碳酸酯二醇中滴加催化劑，攪拌下，滴加二異氰酸酯，在85～90℃下反應1～2小時，得到第一中間體；

步驟2，將第一中間體降溫至65～70℃，加入干燥的多羥基羧酸，反應2～3小時，得到第二中間體；

步驟3，在第二中間體中滴加小分子二元醇單體，并加入有機溶劑降低粘度至溶液呈無色，升溫到75～80℃，反應1～2小時，得到第三中間體；

步驟4，在第三中間體中滴加交聯劑，在65～70℃下反應2～3小時，得到第四中間體；

步驟5，將第四中間體降溫到20～30℃，在攪拌狀態下加入有機胺中和成鹽，反應0.5～1小時，得到第五中間體；

步驟6，以聚碳酸酯二醇、二異氰酸酯、多羥基羧酸、小分子二元醇單體和交聯劑的總質量為總量，按羥烴基封端聚二甲基硅氧烷與總量的質量比為3～9:50，將羥烴基封端聚二甲基硅氧烷與第五中間體混合攪拌反應，反應溫度控制在20～30℃，反應1～3小時，得到第六中間體；