[發明專利]一種高穩定型有機硅改性型水性聚氨酯的制備方法

有效

• 申請號: 202110085869.0
• 申請日: 2020-04-03
• 公開（公告）號: CN112679695B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 麥加芯彩新材料科技（上海）股份有限公司
• 主分類號: C08G18/66
• 分類號: C08G18/66;C08G18/42;C08G18/61;C08G18/32;C08G18/12;C08K9/06;C08K3/36
• 代理公司: 蘇州蘇旺知識產權代理事務所(普通合伙) 32477
• 代理人: 方昊佳

本發明涉及一種高穩定型有機硅改性型水性聚氨酯的制備方法，屬于聚氨酯材料技術領域。本發明技術方案現通過硅溶膠分散稀釋，并與硅烷偶聯劑KH?560混合改性，再通過端羥基硅油通過丁二酸酐改性，使其端羥基改性為端羧基，由于端羧基與環氧基改性的納米硅溶膠復合并發生的反應，把納米二氧化硅引入有機硅油中，使大分子鏈有規則地富集排列在膠膜表面，水分子很難進入膠膜內部，所以，其耐水性得到有效的提高，同時在改性過程中，由于羥基硅油端羥基的橋連作用，使得硅溶膠粒子間緊密結合在一起，使得大約兩個硅溶膠粒子發生了聚并現象，進一步改性制備的水性聚氨酯材料的力學性能。

技術領域

本發明涉及一種高穩定型有機硅改性型水性聚氨酯的制備方法，屬于聚氨酯材料技術領域。

背景技術

聚氨酯是由異氰酸酯與多元醇或多元胺通過逐步聚合反應得到的嵌段共聚物，主要分為軟鏈段和硬鏈段。軟鏈段是由多元醇或多元胺組成，呈無規卷曲狀，鏈段較柔順；異氰酸酯、小分子多元醇或多元胺類擴鏈劑構成硬段，反應所生成的氨基甲酸酯基以及芳香族異氰酸酯中的苯環在常溫下伸展成棒狀，鏈段不易扭轉，剛性大。分子鏈中的柔性鏈段聚集在一起，它們的玻璃化溫度低于室溫，稱為橡膠相。分子鏈中的剛性鏈段由于內聚能大，彼此締合在一起，形成許多被稱作微區的小單元，這些小單元的玻璃化溫度遠大于室溫，在常溫下，它們呈玻璃態、微晶。由于軟、硬鏈段的不相容性，軟段和硬段在聚合物中各自聚集，形成軟段相和硬段相，會發生一定程度的微相分離現象，兩種鏈段的相容性越差，微相分離程度越高。聚氨酯由于微相分離結構的存在決定其具有彈性好、耐磨、力學性能優良、低溫柔順性好等特點。

有機硅改性水性聚氨酯既保持了聚氨酯材料耐磨、彈性優良、與基材的粘結強度高的特點，又綜合了有機硅樹脂低溫柔順性好、耐水性好、耐化學品性能優良的優點，是一種性能優異的改性材料。由于有機硅鏈段與聚氨酯鏈段的溶解度參數相差較大，兩者的相容性較差。將有機硅改性水性聚氨酯，有機硅形成軟段，聚氨酯形成硬段，會形成一定程度的微相分離，從而影響其乳液及其膠膜的性能，所以選擇合適的改性方案是現有改善有機硅改性聚氨酯樹脂制備方案中必不可少的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高穩定型有機硅改性型水性聚氨酯的制備方法，以解決現有技術中的問題之一。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種高穩定型有機硅改性型水性聚氨酯的制備方法具體制備步驟為：

（1）取納米硅溶膠經異丙醇分散后與硅烷偶聯劑復合改性，制備得分散硅溶膠；

（2）取丁二酸酐和環氧封端劑，以八甲基環四硅氧烷和0.1～0.2份四甲基氫氧化銨為原料改性制備改性混合液；由于納米二氧化硅表面帶有許多可以參加反應的活性硅羥基， 利用帶環氧基的硅烷偶聯劑如γ-縮水甘油醚丙基三甲基氧基硅烷表面的硅羥基發生偶聯反應后，得到帶環氧基的中間體。

（3）再取聚酯二元醇、甲苯二異氰酸酯和改性混合液，輔助添加1，4-丁二醇和三羥甲基丙烷制備聚氨酯預聚體；通過端羥基硅油通過丁二酸酐改性，使其端羥基改性為端羧基，由于端羧基與環氧基改性的納米硅溶膠復合并發生的反應，把納米二氧化硅引入有機硅油中，使其對水性聚氨酯進行改性處理，改性硅油含量在水性聚氨酯中的不斷提高，通過其含有的Si—O—Si無機骨架和有機側鏈結構，使其具有低表面張力，同時由于Si—O 的鍵能大，極性大，對大分子鏈烴基有屏蔽作用，且Si—O—Si鍵角大，旋轉自由，具有柔順性，使大分子鏈有規則地富集排列在膠膜表面，水分子很難進入膠膜內部，所以，其耐水性得到有效的提高。

（4）對聚氨酯預聚體封端后去除溶劑，制備得高穩定型有機硅改性型水性聚氨酯。

步驟（1）所述的納米硅溶膠為固含量為40％納米硅溶膠。

步驟（1）所述的硅烷偶聯劑優選為硅烷偶聯劑KH-560。

步驟（2）所述的丁二酸酐和環氧封端劑混合比例為按質量比1:5，將丁二酸酐添加至環氧封端劑中。