專利名稱：一種氨基硅改性水性聚氨酯及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機(jī)硅改性水性聚氨酯技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種氨基硅改性水性聚氨酯及其制備方法。
背景技術(shù)：
水性聚氨酯不燃、無毒、無污染、易儲存、使用方便、具有溶劑型聚氨酯的綜合性能，在聚氨酯研究領(lǐng)域已成為重要研究方向。由于水性聚氨酯大多是熱塑性的，另外，高分子量的聚氨酯不能形成良好而穩(wěn)定的分散體，所以傳統(tǒng)的單組分水性聚氨酯在硬度、耐水性、耐溶劑性還不能完全達(dá)到溶劑或雙組分聚氨酯的水平。由于有機(jī)硅有著特殊的結(jié)構(gòu)和制備而成，具有低溫柔順性好、表面張力低、生物相容性好、耐燃、耐候性好、耐水性好、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。近幾十年來，許多研究者都希望把聚硅氧烷和聚氨酯的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，得到性能優(yōu)異的材料，這種材料應(yīng)該能夠大大提高水性聚氨酯的耐水性和耐候性。有機(jī)硅改性水性聚氨酯的主要方式有共混改性和共聚改性。有機(jī)硅共混改性通常是將有機(jī)硅用作改性劑添加入聚氨酯體系中，改善聚氨酯制品某方面的性能。共混改性僅僅是簡單的機(jī)械混合，無化學(xué)鍵形成，羥基硅油易于遷移，造成硅感時(shí)效短。因此，有機(jī)硅改性聚氨酯最常用的方法是共聚改性。通過兩端帶有反應(yīng)性官能團(tuán)的聚硅氧烷低聚物與多異氰酸酯經(jīng)逐步加成，聚合而制得嵌段共聚物。就是用二羥基或二氨基聚硅氧烷、二異氰酸酯及擴(kuò)鏈劑在適當(dāng)溶劑中，采用一步法或兩步法聚合而成。合成以聚硅氧烷為軟段的聚氨酯有兩個(gè)問題，一是端羥基熱不穩(wěn)定性；二是軟硬段的溶度參數(shù)相差懸殊。由于聚硅氧烷與聚氨酯的溶度參數(shù)相差較大， 是典型的熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，因而該體系存在微相分離，賦予該材料較好的力學(xué)性能，但微相分離程度過高，反而會導(dǎo)致其力學(xué)性能不夠理想。為此，人們采取了許多辦法，通過加強(qiáng)軟硬段間的相互作用，得到適當(dāng)?shù)奈⑾喾蛛x程度，以提高材料的性能。用于改性聚氨酯有機(jī)硅化合物主要是含有羧基封端的羥基硅油、氨基或烷氧基封端的硅烷偶聯(lián)劑等，帶有活性端基的聚硅氧烷與端異氰酸酯基的化合物或預(yù)聚體通過加成聚合和擴(kuò)鏈反應(yīng)，制備而成有機(jī)硅改性聚氨酯。有機(jī)硅共聚改性水性聚氨酯主要有合成與擴(kuò)鏈兩種不同的制備方法。所謂合成法是在合成過程中將羥基硅油或氨基硅油引入聚氨酯鏈段中。羥基硅油的反應(yīng)活性適中，合成過程反應(yīng)平穩(wěn)。但氨基硅油的氨基氫反應(yīng)活性很高，并且對聚氨酯溶解度有差異，所以聚合反應(yīng)都需要在溶劑的存在下進(jìn)行；擴(kuò)鏈法是指在預(yù)聚體乳化的過程中擴(kuò)鏈引入氨基硅油。端羥基硅油與異氰酸酯反應(yīng)在聚氨酯分子鏈中引入聚硅氧烷形成Si-O-C鍵為一弱鍵，極易斷裂分解。而且端羥基聚硅氧烷或端氨基聚烷價(jià)格十分昂貴，這是有機(jī)硅改性水性聚氨酯在工業(yè)上應(yīng)用的最大障礙。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種氨基硅改性水性聚氨酯及其制備方法，解決有機(jī)硅改性水性聚氨酯終端羥基硅極易分解斷裂，以及端羥基、端氨基硅原料難得，成本高的問題。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種氨基硅改性水性聚氨酯，它是由下列重量份比的原料制備而成聚醚: 150-220、異佛爾酮二異氰酸酯:100-150、二羥甲基丙酸:15_20、催化劑0. 5-0. 8、三羥甲基丙烷:0-5、1，4_ 丁二醇:15-30、丙酮4-5、三乙胺:10_15、側(cè)鏈氨基硅油:5_10、去離子 7jC :620-630。所述的聚醚選用聚醚N220、聚碳酸酯二元醇或聚四氫呋喃二元醇。所述的催化劑選用二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫或三亞乙基二胺。一種氨基硅改性水性聚氨酯的制備方法，包括下列步驟(1)、按重量份在反應(yīng)容器中加入聚醚，在110-120°C下抽真空脫水1-2小時(shí)，然后降溫至55-65°C，加入異佛爾酮二異氰酸酯、催化劑和二羥甲基丙酸，升溫至75-80°C反應(yīng) 2-3小時(shí)，得反應(yīng)液；O)、按重量份將混合好的三羥甲基丙烷和1，4_ 丁二醇混合液加入反應(yīng)液中，控制溫度在65-75°C反應(yīng)1. 5-2. 5小時(shí)，反應(yīng)中加入丙酮，得聚氨酯預(yù)聚體；(3)、將聚氨酯預(yù)聚體降溫至33-37°C，按重量份加入三乙胺，然后邊快速攪拌邊加入去離子水，再緩慢加入側(cè)鏈氨基硅油，分散15-25分鐘后，減壓蒸餾脫除丙酮，得到氨基硅改性水性聚氨酯。本發(fā)明所述的側(cè)鏈氨基硅油的結(jié)構(gòu)式為
權(quán)利要求
1.一種氨基硅改性水性聚氨酯，其特征在于它是由下列重量份比的原料制備而成 聚醚150-220、異佛爾酮二異氰酸酯100-150、二羥甲基丙酸15_20、催化劑0. 5-0. 8、三羥甲基丙烷:0-5、1，4_ 丁二醇:15-30、丙酮4-5、三乙胺:10_15、側(cè)鏈氨基硅油:5_10、去離子水620-630。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨基硅改性水性聚氨酯，其特征在于所述的聚醚選用聚醚N220、聚碳酸酯二元醇或聚四氫呋喃二元醇。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種氨基硅改性水性聚氨酯，其特征在于所述的催化劑選用二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫或三亞乙基二胺。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨基硅改性水性聚氨酯的制備方法，其特征在于包括下列步驟(1)、按重量份在反應(yīng)容器中加入聚醚，在110-120°C下抽真空脫水1-2小時(shí)，然后降溫至55-65°C，加入異佛爾酮二異氰酸酯、催化劑和二羥甲基丙酸，升溫至75-80°C反應(yīng)2-3小時(shí)，得反應(yīng)液；(2)、按重量份將混合好的三羥甲基丙烷和1，4_ 丁二醇混合液加入反應(yīng)液中，控制溫度在65-75°C反應(yīng)1. 5-2. 5小時(shí)，反應(yīng)中加入丙酮，得聚氨酯預(yù)聚體；(3)、將聚氨酯預(yù)聚體降溫至33-37°C，按重量份加入三乙胺，然后邊快速攪拌邊加入去離子水，再緩慢加入側(cè)鏈氨基硅油，分散15-25分鐘后，減壓蒸餾脫除丙酮，得到氨基硅改性水性聚氨酯。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氨基硅改性水性聚氨酯，它是由下列重量份比的原料制備而成聚醚150-220、異佛爾酮二異氰酸酯100-150、二羥甲基丙酸15-20、催化劑0.5-0.8、三羥甲基丙烷0-5、1，4-丁二醇15-30、丙酮4-5、三乙胺10-15、側(cè)鏈氨基硅油5-10、去離子水620-630。本發(fā)明在水相擴(kuò)鏈中引入側(cè)鏈氨基硅油進(jìn)行改性，制得氨基硅改性水性聚氨酯，其制備成本低，耐水性、附著力好、環(huán)保無安全隱患。
文檔編號C08G18/12GK102167795SQ201010621330
公開日2011年8月31日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者王奇 申請人:王奇