[發明專利]一種基于功能性水性聚氨酯的納米復合保護膜的制備方法

在審

• 申請號: 202011550032.0
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112646360A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 劉建民;方華高;段炳新;劉欽東;段盛楠
• 申請（專利權）人: 淮北五星鋁業有限公司;合肥工業大學
• 主分類號: C08L75/08
• 分類號: C08L75/08;C08L83/06;C08J5/18;C08G77/14;C08G77/06;C08G18/66;C08G18/48;C08G18/34;C08G18/32;C08G18/38
• 代理公司: 合肥正則元起專利代理事務所(普通合伙) 34160
• 代理人: 匡立嶺

本發明公開了一種基于功能性水性聚氨酯的納米復合保護膜的制備方法，包括以下步驟:步驟一:原料的脫水處理；步驟二:封端水性聚氨酯的制備；步驟三:硅溶膠凝膠的制備；步驟四:水性聚氨酯的納米復合保護膜的制備。且本發明在聚氨酯分子結構中引入了羧基、脲基、環氧基，從而利用了親水性基團羧基，使聚氨酯表現親水性；利用了環氧基團在加熱成膜時能夠與聚氨酯COOH中的H開環固化，從而顯著提高膜的交聯度；利用了脲基的極性，增強了分子間作用力；利用了硅溶膠中的Si?OH在成膜時能夠彼此間發生縮合，形成Si?O?Si網狀結構，從而實現了水性聚氨酯的納米復合保護膜具有良好的耐水性、強度、韌性和附著力。

技術領域

本發明屬于高分子合成技術領域，具體地，涉及一種基于功能性水性聚氨酯的納米復合保護膜的制備方法。

背景技術

保護膜是一種用于保護商品表面的材料，使各類金屬制品、鋁材、不銹鋼板、玻璃、塑料等商品在制造、運輸、貯存和使用過程中避免受到污染和劃傷，往往是在被保護的材料表面利用相關工藝形成一層涂料膜，可以有效防止暴露在大氣環境下的材料或半產品受到污染、腐蝕和損傷，并延長使用壽命。較溶劑型保護膜而言，水性保護膜更具安全性及環保性，因而被廣泛應用于產品的防護中。但是，現有水性防護涂料存在涂膜強度低和防護性功能單一的缺點。

因此，針對以上問題，本發明提供了一種基于功能性水性聚氨酯的納米復合保護膜的制備方法，獲得的水性聚氨酯的納米復合保護膜具有良好的耐水性、強度、韌性和附著力，綜合性能較強。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于功能性水性聚氨酯的納米復合保護膜的制備方法。

本發明要解決的技術問題:采用對聚氨酯分子結構的設計，制備水性聚氨酯的納米復合保護膜；通過引入的功能基團，增強聚氨酯膜的強度、韌性、附著力；一般水性聚氨酯都含有的親水基團，賦予了聚氨酯自乳化的能力，但同時也降低了水性聚氨酯的耐水性，通過引入的功能基團，提高水性聚氨酯的耐水性。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現:

一種基于功能性水性聚氨酯的納米復合保護膜的制備方法，包括以下步驟:

步驟一:將聚醚二醇、親水性擴鏈劑和醇類擴鏈劑放入反應釜中，在-0.1～-0.2MPa的條件下加熱至110℃脫水1～1.5h后待用；

步驟二:將處理后的聚醚二醇和親水性擴鏈劑加入帶有攪拌器、加熱套、通氮氣口、加料口的反應器中，然后在氮氣氛圍和300～600r/min的狀態下，加入二異氰酸酯，再升溫至80～90℃，恒溫反應3～5h，再向反應液加入處理的醇類擴鏈劑，繼續恒溫反應2～3h，最后降溫至40～50℃，加入丙酮，以降低反應體系中的粘度，再加入硅烷偶聯劑進行封端反應1h，得封端的聚氨酯，反應過程如下所示；

步驟三:將乙醇和無離子水的混合溶液加入反應釜中，然后加入正硅酸乙酯和γ―(2,3-環氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，在300～500r/min攪拌下，滴加0.5mol/L的HCl，保持溶液pH在4.8～5.2之間，25℃溫度條件下反應24h，反應過程如下所示；

步驟四:向步驟二中獲得的封端的聚氨酯中加入成鹽劑，中和封端的聚氨酯分子鏈段上的羧基，反應10～20min，隨后加入步驟三制備的硅溶膠繼續反應1-2h，然后在1000～1400r/min高速攪拌下勻速將去離子水加入，加入完畢后，將轉速調至300～600r/min，繼續乳化1-3h，得水性聚氨酯納米復合乳液，然后將水性聚氨酯納米復合乳液升溫至40～45℃，在-0.09～-0.12MPa條件下脫去乳液中的丙酮，靜置存放在通風櫥中，待水和乙醇揮發完成后即可得一種基于功能性水性聚氨酯的納米復合保護膜。

進一步地，步驟二中聚醚二醇、異氰酸酯、親水性擴鏈劑、醇類擴鏈劑、硅烷偶聯劑、丙酮加入的質量比為100:60～80:5～15:3～10:5～15:10～25。