[發明專利]一種水性聚氨酯及其制備方法

有效

• 申請號: 201811289369.3
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109535372B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 張建森;郝偉;郭金硯
• 申請（專利權）人: 優美特（北京）環境材料科技股份公司
• 主分類號: C08G18/66
• 分類號: C08G18/66;C08G18/61;C08G18/48;C08G18/44;C08G18/67;C08G18/42;C08G18/34;C08G18/12;C08G18/32
• 代理公司: 北京北翔知識產權代理有限公司 11285
• 代理人: 鐘守期;王媛

本發明涉及一種水性聚氨酯，該水性聚氨酯為官能化多面體低聚倍半硅氧烷和多官能化合物化學改性的高性能水性聚氨酯，具有網絡結構，表現出改善的力學性能和耐熱性能、較低的吸水率以及良好的耐溶劑性；本發明還涉及一種高性能水性聚氨酯的制備方法，其通過引入官能化多面體低聚倍半硅氧烷進行化學側鏈接枝制備，并通過多官能化合物形成網路結構，工藝簡單且過程容易控制。

技術領域

本發明涉及高分子材料領域，具體而言，涉及一種以官能化多面體低聚倍半硅氧烷和多官能化合物化學改性的高性能水性聚氨酯及其制備方法。

背景技術

高性能水性聚氨酯已經公知很長時間，其以水為分散介質，具有無毒、不易燃燒、不污染環境、節能、安全可靠等優點。此外，聚氨酯獨特的分子結構使其具有優越的軟硬可調特性，可用于廣泛的涂層涂飾領域。

中國專利CN 101265318B公開了一種高性能水性聚氨酯分散體的制備方法，采用含有2-80％的環狀結構聚合物多元醇為主要原料與多異氰酸酯制備得到。該高性能水性聚氨酯分散體的耐水性能、耐醇性能、耐熱性能和硬度得到改善，但是未涉及對其柔韌性、附著力等力學性能的改善。

中國專利CN 1226323C公開了一種高性能水性聚氨酯的制備方法，借助嚴密控制預聚合物分散至水中之后的NCO含量，以克服末端基為芳香族異氰酸酯的預聚合物分散至水中時，異氰酸酯官能團與水大量反應而降低有效鏈延長的問題。其通過紅外光譜法精確控制NCO的含量，以減少異氰酸酯的副反應。但是，其操作方法較為繁瑣，不利于技術產品的廣泛推廣。

中國專利CN 100475874C公開了一種高效氧化自交聯型高性能水性聚氨酯分散體的制備方法，在聚氨酯的鏈結構設計中引入醇酸樹脂作為氧化交聯單元，但也未涉及對于力學性能、耐熱性能等綜合性能的改善。

多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)為研究相當熱門的具有三維結構的有機-無機化合物。其優點為密度低、熱穩定性好、單分散性良好，因此通過其結構上的單個或多個可反應性官能團對材料進行表面改性、接枝及聚合反應，可提高材料的熱性能、抗氧化性能等。專利CN 101250375 B公開了一種POSS/聚氨酯水性復合涂料的制備方法，先水解法制備未封端的POSS，再采用硅烷偶聯劑KH-550對其進行封端制得一種含胺基的POSS，最后將該POSS與高性能水性聚氨酯分散體進行化學復合制備而成。然而，其合成部分POSS封端度有限，且物理機械性能未知，限制其廣泛應用。

專利CN 103467693 B公開了一種具有良好凍融穩定性的高性能水性聚氨酯的制備方法，將胺基型籠型倍半硅氧烷引入高性能水性聚氨酯的鏈結構上，合成的高性能水性聚氨酯具有良好的耐磨性和粘接強度，同時具有良好的凍融穩定性。但是，其氨基型籠型倍半硅氧烷中活性基團數目較多，工藝控制繁瑣，不利于工業化生產。

現有的改性高性能水性聚氨酯仍存在產品綜合性能例如力學性能、耐水性較差以及制備方法繁瑣復雜等問題。

發明內容

本發明的目的為提供一種高性能水性聚氨酯，該高性能水性聚氨酯為官能化多面體低聚倍半硅氧烷(官能化POSS)和多官能化合物化學改性的高性能水性聚氨酯，并具有網絡結構，和改善的力學性能和耐熱性能、較低的吸水率以及良好的耐溶劑性；本發明還提供改性高性能水性聚氨酯的制備方法，其通過引入官能化POSS進行化學側鏈接枝制備，并通過多官能化合物形成網絡結構，工藝簡單且過程容易控制。

本發明提供一種高性能水性聚氨酯，其特征在于其由以下組分反應制備：

其中，各組分的重量百分比均基于水性聚氨酯的總重量計，且各組分重量百分比之和為100重量％。