[發明專利]一種納米二氧化硅改性水性聚脲及其制備方法

在審

• 申請號: 201910380785.2
• 申請日: 2019-05-08
• 公開（公告）號: CN111909350A
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 王偉烽;朱廣軍;張長川;李根;李培禮
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: C08G18/75
• 分類號: C08G18/75;C08G18/66;C08G18/50;C08G18/38;C08G18/12;C08G18/32;C08G18/34;C09D175/02;C09D5/08
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 鄒偉紅

本發明涉及了一種納米二氧化硅改性水性聚脲及其制備方法，該方法首先將納米SiO₂加入到經過脫水處理的聚醚胺中，經過高速攪拌，使納米SiO₂均勻分散于聚醚胺中，再與異氰酸酯反應制備聚脲預聚體，再將聚脲預聚體與水性擴鏈劑2,2?雙羥甲基丙酸反應，將水性基團枝接到聚脲分子鏈中，然后將小分子擴鏈劑乙二胺加入到體系中繼續與預聚體反應，再將三乙胺加入到體系中繼續與預聚體進行成鹽反應，最后將計量比的去離子水加入到體系中，最終制得納米SiO₂改性水性聚脲乳液。所得的乳液均一、穩定、對基材的附著力很強，是長效防腐蝕涂層的基體成膜材料，可以應用在鋼鐵表面、化工防腐蝕、交通運輸、建筑工程、國防軍工等領域。

技術領域

本發明涉及一種納米SiO₂改性水性聚脲及其制備方法，屬于高分子材料領域。

背景技術

聚脲一般采用多元胺(主要是二元胺)和多異氰酸酯(主要是二異氰酸酯)直接反應制得，聚脲分子中存在的脲鍵可以通過氫鍵相互作用形成高密度的氫鍵，與其他聚合物材料相比，聚脲具有防腐蝕性、耐磨損、防水等特點。

隨著人類生活水平的提高和環境污染帶來的困擾，人們對環境保護有了很強的意識。世界各國紛紛頒布相關法律嚴格控制涂料中有機揮發物(VOC)以及有機空氣污染物(HAP)的含量。不論是從環保角度還是從涂料性能方面，傳統的溶劑型涂料已經不能滿足人們的需求，隨著科技的進步，水性涂料已經逐步取代了溶劑型涂料。

然而，水性聚脲具有耐水性較弱，硬度較低，機械性能較差，熱穩定性較差等缺點，這些問題限制了水性聚脲在各個方面的應用。因此，為克服這些劣勢，需對水性聚脲進行進一步的改進。

發明內容

本發明的目的在于提供一種納米SiO₂改性水性聚脲及其制備方法，該方法制備的納米SiO₂改性水性聚脲乳液具有優異的穩定性和成膜性，其固化膜的吸水率低、硬度高、耐磨性好、耐熱性好、耐老化性好、抗黃變性能優良、力學性能優異。

為了實現上述目的，本發明所采取的技術方案是：一種納米SiO₂改性水性聚脲及其制備方法。

一種納米SiO₂改性水性聚脲，該化學結構式中含有脲基、聚醚基、硅氧烷基、羧酸鹽型親水基基團，具體述結構式如下：

一種納米SiO₂改性水性聚脲的制備方法，包括如下步驟：

首先將納米SiO₂加入到經過脫水處理的聚醚胺中，經過高速攪拌，使納米SiO₂均勻分散于聚醚胺中；

將二異氰酸酯按配比加入到上步得到的分散體中，在40℃下攪拌反應0.5h，制備得到末端帶有NCO基團的聚脲預聚物；所述的二異氰酸酯、聚醚胺的質量比為1：1.8；

將上步得到的聚脲預聚物和占總反應物質量比6％水性擴鏈劑反應，將水性基團枝接到聚脲分子鏈中，將聚脲水性化；

將小分子擴鏈劑加入到3)得到的產物中，繼續進行擴鏈反應，增加分子量，體系黏度變大；

將三乙胺加入到4)得到的產物中，使聚脲預聚體進行成鹽反應；

將去離子水加入到5)得到的產物中，進行乳化，加快攪拌速度，反應結束后即可制得納米SiO₂改性水性聚脲乳液。

進一步的，聚醚胺的分子量為1000-5000。

進一步的，所述的異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、異氟爾酮二異氰酸酯、三甲基己二異氰酸酯、二環己基甲烷二異氰酸酯、苯二亞甲基二異氰酸酯、四甲基苯二亞甲基二異氰酸酯的任一種或幾種混合物。