專利名稱：一種氨基硅改性水性聚氨酯的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氨基硅改性水性聚氨酯的制備方法，屬化工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
水性聚氨酯是集高性能和環(huán)保于一身的高檔、高附加值涂料，已經(jīng)成為世界先進(jìn)國家的標(biāo)準(zhǔn)涂料之一，也是國際重 點(diǎn)推廣研究的涂料品種，目前我國的水性聚氨酯涂料還處于研究開發(fā)階段，普遍依賴進(jìn)口。國外水性聚氨酯涂料的開發(fā)雖然較我國早，但水性聚氨酯在耐水性及耐熱性能方面仍需改進(jìn)。有機(jī)娃類改性是研究熱點(diǎn)。傳統(tǒng)有機(jī)娃油存在缺點(diǎn)，單一的有機(jī)娃改性效果不是很理想，往往在改善某一性能的同時(shí)，其他性能未能得到大的改善。為了得到更好的改性效果，采用帶有氨基的混合有機(jī)硅對(duì)水性聚氨酯進(jìn)行氨基改性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種氨基硅改性水性聚氨酯的制備方法，得到的水性聚氨酯具有很好的耐寒性、耐水性及粘結(jié)性。為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的一種氨基硅改性水性聚氨酯的制備方法，其步驟具體為(I)以異佛爾酮二異氰酸酯(Iroi)、聚醚二醇(N-204)、一縮二乙二醇(DEG)、二羥甲基丙酸(DMPA)為原料制備預(yù)聚體，85°C下以850r/min的轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)2h，過程中視體系黏度添加N-甲級(jí)吡咯烷酮(NMP)，NMP的用量以使得攪拌得以順利進(jìn)行為準(zhǔn)。(2)加入八甲基環(huán)四硅氧烷(D4)和氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性聚氨酯預(yù)聚體，反應(yīng)lh。(3)降溫至40°C，加入三乙胺中和，反應(yīng)3_4min。(4)加入水強(qiáng)力攪拌乳化lh，轉(zhuǎn)速為2000r/min，得到氨基硅改性的水性聚氨酯。步驟(I)中預(yù)聚體原料的配比為IPDI與N-204的摩爾比為1.25 1-1.35 1，DEG的用量占預(yù)聚體質(zhì)量的3% -4%, DMPA的用量為預(yù)聚體質(zhì)量的步驟⑵中八甲基環(huán)四硅氧烷(D4)與氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)等質(zhì)量，二者的總量占預(yù)聚體質(zhì)量的2% -8%。步驟(3)中三乙胺的物質(zhì)的量與DMPA的物質(zhì)的量相同。步驟(4)中水的用量為預(yù)聚體總質(zhì)量的2倍本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果為，本專利采用含氨基的有機(jī)硅混合單體改性水性聚氨酯，首先有效地改善了聚氨酯膠膜的耐水性，改性后，體系的交聯(lián)度明顯增加，聚合物的自由體積減少，分子鏈的活動(dòng)受到約束的程度也增加了，相鄰交聯(lián)點(diǎn)間的平均鏈長變小，水分子難以滲入到大分子間發(fā)生溶脹，因而膠膜的耐水性增加。其次改性后的聚氨酯的熱分解溫度高于未改性的，因?yàn)镾1-O鍵鍵能比C-O鍵鍵能大得多，這使得有機(jī)硅單體本身具有較高的耐熱性，同時(shí)自身的水解縮合反應(yīng)在水性聚氨酯體系中形成了交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使得分子鏈段間作用力大大加強(qiáng)，從而提高了水性聚氨酯的耐熱性。最后，本專利采用揮發(fā)性差的NMP來降低反應(yīng)過程中的體系黏度，降低了 VOC的排放量，環(huán)保性強(qiáng)。
實(shí)施例實(shí)施例1 :以異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、聚醚二醇(N-204)、一縮二乙二醇(DEG)、二羥甲基丙酸(DMPA)為原料制備預(yù)聚體，在85°C、轉(zhuǎn)速850r/min的條件下，攪拌反應(yīng)2h，過程中視體系黏度添加N-甲級(jí)吡咯烷酮(NMP)。IPDI與N-204的摩爾比為1. 25 I,DEG的用量占預(yù)聚體質(zhì)量的3%，DMPA的用量為預(yù)聚體質(zhì)量的5%。加入等質(zhì)量的八甲基環(huán)四硅氧烷(D4)和氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性聚氨酯預(yù)聚體，反應(yīng)lh。八甲基環(huán)四硅氧烷(D4)和氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)的總量占預(yù)聚體質(zhì)量的2%。降溫至40°C，加入三乙胺中和，反應(yīng)3min。三乙胺的物質(zhì)的量與DMPA的物質(zhì)的量相同。將轉(zhuǎn)速增至2000r/min，加入 水乳化lh，水的用量為預(yù)聚體總質(zhì)量的2倍，得到氨基硅改性的水性聚氨酯。聚氨酯膠膜的硬度為H，吸水率為30%。實(shí)施例2:以異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、聚醚二醇(N-204)、一縮二乙二醇(DEG)、二羥甲基丙酸(DMPA)為原料制備預(yù)聚體，在85°C、轉(zhuǎn)速850r/min的條件下，攪拌反應(yīng)2h，過程中視體系黏度添加N-甲級(jí)吡咯烷酮(NMP)。IPDI與N-204的摩爾比為1. 3 : 1，DEG的用量占預(yù)聚體質(zhì)量的3%，DMPA的用量為預(yù)聚體質(zhì)量的4%。加入等質(zhì)量的八甲基環(huán)四硅氧烷(D4)和氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性聚氨酯預(yù)聚體，反應(yīng)lh。八甲基環(huán)四硅氧烷(D4)和氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)的總量占預(yù)聚體質(zhì)量的4%。降溫至40°C，加入三乙胺中和，反應(yīng)3min。三乙胺的物質(zhì)的量與DMPA的物質(zhì)的量相同。將轉(zhuǎn)速增至2000r/min，加入水乳化lh，水的用量為預(yù)聚體總質(zhì)量的2倍，得到氨基硅改性的水性聚氨酯。聚氨酯膠膜的硬度為2H，吸水率為20%。實(shí)施例3:以異佛爾酮二異氰酸酯(Iroi)、聚醚二醇(N-204)、一縮二乙二醇(DEG)、二羥甲基丙酸(DMPA)為原料制備預(yù)聚體，在85°C、轉(zhuǎn)速850r/min的條件下，攪拌反應(yīng)2h，過程中視體系黏度添加N-甲級(jí)吡咯烷酮(NMP)。IPDI與N-204的摩爾比為1. 3 : 1，DEG的用量占預(yù)聚體質(zhì)量的4%，DMPA的用量為預(yù)聚體質(zhì)量的4%。加入等質(zhì)量的八甲基環(huán)四硅氧烷(D4)和氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性聚氨酯預(yù)聚體，反應(yīng)lh。八甲基環(huán)四硅氧烷(D4)和氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)的總量占預(yù)聚體質(zhì)量的6%。降溫至40°C，加入三乙胺中和，反應(yīng)3min。三乙胺的物質(zhì)的量與DMPA的物質(zhì)的量相同。將轉(zhuǎn)速增至2000r/min，加入水乳化lh，水的用量為預(yù)聚體總質(zhì)量的2倍，得到氨基硅改性的水性聚氨酯。聚氨酯膠膜的硬度為2H，吸水率為13%。實(shí)施例4 以異佛爾酮二異氰酸酯(Iroi)、聚醚二醇(N-204)、一縮二乙二醇(DEG)、二羥甲基丙酸(DMPA)為原料制備預(yù)聚體，在85°C、轉(zhuǎn)速850r/min的條件下，攪拌反應(yīng)2h，過程中視體系黏度添加N-甲級(jí)吡咯烷酮(NMP)。IPDI與N-204的摩爾比為1. 35 I,DEG的用量占預(yù)聚體質(zhì)量的4%，DMPA的用量為預(yù)聚體質(zhì)量的5%。加入等質(zhì)量的八甲基環(huán)四硅氧烷(D4)和氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性聚氨酯預(yù)聚體，反應(yīng)lh。八甲基環(huán)四硅氧烷(D4)和氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)的總量占預(yù)聚體質(zhì)量的8%。降溫至40°C，加入三乙胺中和，反應(yīng)3min。三乙胺的物質(zhì)的量與DMPA的物質(zhì)的量相同。將轉(zhuǎn)速增至2000r/min，加入 水乳化lh，水的用量為預(yù)聚體總質(zhì)量的2倍，得到氨基硅改性的水性聚氨酯。聚氨酯膠膜的硬度為H，吸水率為8%。
權(quán)利要求
1.一種氨基硅改性水性聚氨酯的制備方法，其特征在于步驟如下(1)以異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、聚醚二醇(N-204)、一縮二乙二醇(DEG)、二羥甲基丙酸(DMPA)為原料制備預(yù)聚體，85°C攪拌反應(yīng)2h，過程中視體系黏度添加N-甲級(jí)吡咯烷酮(NMP)；(2)加入八甲基環(huán)四硅氧烷(D4)和氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性聚氨酯預(yù)聚體，反應(yīng)Ih ；(3)降溫至40°C，加入三乙胺中和，反應(yīng)3-4min；(4)加入水強(qiáng)力攪拌乳化lh，得到氨基硅改性的水性聚氨酯。
2.如權(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，其特征在于所述的步驟(I)中預(yù)聚體原料的配比為ΙΗ)Ι與N-204的摩爾比為1. 25 1-1. 35 1,DEG的用量占預(yù)聚體質(zhì)量的3% -4%, DMPA的用量為預(yù)聚體質(zhì)量的4% -5%。
3.如權(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，其特征在于所述的步驟(I)中NMP的用量以使得攪拌得以順利進(jìn)行為準(zhǔn)。
4.如權(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，其特征在于所述的步驟(I)中攪拌轉(zhuǎn)速為850r/min。
5.如權(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，其特征在于所述的步驟⑵中八甲基環(huán)四硅氧烷(D4)與氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)的質(zhì)量相等。
6.如權(quán)利要求5所述的一種氨基娃改性水性聚氨酯的制備方法,其特征在于所述的步驟(2)中八甲基環(huán)四硅氧烷(D4)和氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)的總量占預(yù)聚體質(zhì)量的 2% -8%。
7.如權(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，其特征在于所述的步驟(3)中三乙胺的物質(zhì)的量與DMPA的物質(zhì)的量相同。
8.如權(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，其特征在于所述的步驟(4)中水的用量為預(yù)聚體總質(zhì)量的2倍。
9.如權(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，其特征在于所述的步驟(4)中攪拌轉(zhuǎn)速為2000r/min。
全文摘要
一種氨基硅改性水性聚氨酯的制備方法，是以IPDI、N-204、DEG、DPMA為原料制備預(yù)聚體，采用八甲基環(huán)四硅氧烷(D4)和氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)混合改性聚氨酯預(yù)聚體，加入三乙胺中和預(yù)聚體，加入適量的去離子水制得氨基硅改性的水性聚氨酯乳液。本發(fā)明得到的水性聚氨酯成膜后具有較好的耐水性、耐熱性、環(huán)保性。
文檔編號(hào)C08G18/32GK103012732SQ201210547840
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月17日
發(fā)明者袁三平 申請(qǐng)人:青島森淼實(shí)業(yè)有限公司