含硅含硼水性聚氨酯及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種含娃含棚水性聚氨醋及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，水性聚氨醋已被廣泛應(yīng)用于涂料、膠粘劑W及皮革等產(chǎn)品的加工中，但是現(xiàn) 今常用的水性聚氨醋含有親水基團(tuán)，其膜不具有疏水性，另外，水性聚氨醋的膜容易燃燒， 不僅阻燃性能差，而且燃燒時還常常伴有較多的煙霧產(chǎn)生，該些缺陷無疑限制了水性聚氨 醋的實際應(yīng)用。
[0003] 眾所周知，含娃化合物具有優(yōu)異的疏水性能，比如，中國期刊《有機(jī)娃材料》的2012 年第26卷第1期中的《哲己基封端聚二甲基硅氧烷改性水性聚氨醋的合成》一文中指出 陰離子型有機(jī)娃改性的水性聚氨醋可W有效提高材料的疏水性；中國期刊《印染助劑》的 2015年第32卷第1期中的《哲丙基封端聚硅氧烷改性水性聚氨醋的制備及其性能研究》一 文中指出哲丙基封端聚硅氧烷改性水性聚氨醋乳液可W提高材料的疏水性。通過該些資料 信息使得研究人員不難得知，理論上將含娃化合物引入到水性聚氨醋鏈段中可W提高水性 聚氨醋的膠膜的疏水性，但是如何可靠地引入含娃化合物，該還是一技術(shù)難題。另外，棚是 一種具有阻燃、抑煙功能的元素，將含棚化合物直接添加到水性聚氨醋材料中能夠提高材 料的阻燃抑煙性能，但實際應(yīng)用時發(fā)現(xiàn)該樣會降低水性聚氨醋材料的力學(xué)性能。總體上來 說，目前市場上還未見報道有同時具有良好的疏水、阻燃W及抑煙性能的水性聚氨醋。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的首要目的是提供一種同時具有良好的疏水、阻燃W及抑煙性能的含娃含 棚水性聚氨醋。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是；1、一種含娃含棚水性聚氨醋，其特征 在于；所述水性聚氨醋的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下：
[0006]
[0007] 其中-R-的結(jié)構(gòu)為；-邸2邸2邸2-、-邸2邸2畑邸2邸2邸2-或-邸2邸2畑邸2邸2畑邸2邸2 CH廠；
[0008]-R1- 的 結(jié) 構(gòu) 為；

[0010] 結(jié)構(gòu)式中的n為大于零的任意整數(shù)，m為1~30之間的整數(shù)。
[0011] 本發(fā)明的另外一個目的是提供一種如上所述的含娃含棚水性聚氨醋的制備方法， 包括W下步驟：
[0012]a、按1 ;2. 2~3. 0的摩爾比稱取大分子二元醇與TDI(即甲苯二異氯酸醋）混合， 在馬保護(hù)下升溫至70~90°C，反應(yīng)1~3h，然后先加入DMPA(即2, 2-二哲甲基丙酸）反 應(yīng)1~化，再加入抓0(即1，4- 了二醇）反應(yīng)1~化，降溫至60~70°C，接著滴加氨基 封端的硅氧烷反應(yīng)0. 5~1.化，降溫至30~50°C，得硅氧烷封端的聚氨醋，反應(yīng)過程中滴 加丙酬調(diào)節(jié)體系黏度，所述DMPA、抓0、氨基封端的硅氧烷W及TDI的摩爾比分別為0. 2~ 0. 4:0. 1~0. 5:0. 03~0. 23:1，所述的大分子二元醇為聚醋二元醇或聚離二元醇，所述的 丙酬的質(zhì)量添加量為大分子二元醇質(zhì)量的50-150% ;
[001引b、將硅氧烷封端的聚氨醋置于1500~2000巧m的轉(zhuǎn)速條件下，先加入TEA進(jìn)行 乳化、中和20~30min，再加入棚酸繼續(xù)乳化10~20min，減壓蒸饋，得固含量為25~35% 的含娃含棚水性聚氨醋，所述TEA與DMPA的摩爾比為0.8~1:1，棚酸中的棚元素與氨基封 端的硅氧烷中的娃元素的摩爾比為2~3:1。
[0014] 本發(fā)明公開的含娃含棚水性聚氨醋是一類新型水性聚氨醋，與現(xiàn)有的水性聚氨醋 相比，其具有W下幾個方面的優(yōu)點；第一、含娃化合物的表面張力小，且含娃基團(tuán)有向膠膜 表面富集的傾向，從而使含娃含棚水性聚氨醋材料的疏水性能高于常規(guī)的水性聚氨醋材 料；第二、棚是一種阻燃、抑煙功能的元素，含棚化合物燃燒時會烙融形成類似玻璃態(tài)的物 質(zhì)并覆蓋在含娃含棚水性聚氨醋材料的表面，該樣不僅可W避免材料進(jìn)一步降解產(chǎn)生可燃 性氣體，減少可燃性逸出物的生成，而且可W增加材料的成碳量，從而隔絕空氣中的氧氣， 進(jìn)而有效地提高材料的阻燃、抑煙性能。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過化學(xué)法將娃、棚元素 引入到聚氨醋鏈段中，克服了目前水性聚氨醋成膜后不能同時具有疏水、阻燃和抑煙性能 的缺點，另外，現(xiàn)有技術(shù)主要是采用在材料中添加阻燃抑煙劑使材料阻燃抑煙性能提高，但 是該樣會造成材料的力學(xué)性能下降，與之相比，采用本發(fā)明公開的聚合方法制備得到的含 娃含棚水性聚氨醋，其不僅疏水、阻燃抑煙性能好，而且在實際應(yīng)用中可W有效保證材料的 力學(xué)性能。
[0015] 具體的，所述步驟a中的大分子二元醇為聚氧化丙締離二元醇、聚四氨快喃離二 元醇或聚己二酸己二醇醋二醇；所述步驟a中的氨基封端的硅氧烷為3-氨丙基=己氧基娃 燒、N- (2-氨己基）-3-氨丙基二甲氧基硅烷或二己締二胺基丙基二甲氧基硅烷。
[0016] 申請人通過大量的試驗研究驗證發(fā)現(xiàn)，作為進(jìn)一步的優(yōu)選方案；所述步驟a是按 1:2. 6的摩爾比稱取大分子二元醇與TDI混合，在馬保護(hù)下升溫至80°C，反應(yīng)化，然后先 加入DMPA反應(yīng)1.化，再加入抓0反應(yīng)化，降溫至65°C，接著滴加氨基封端的硅氧烷繼續(xù)反 應(yīng)比，降溫至40°C，得硅氧烷封端的聚氨醋，所述DMPA、抓0、氨基封端的硅氧烷W及TDI的 摩爾比為0. 28:0. 23:0. 21:1，采用上述參數(shù)條件使得制備得到的含娃含棚水性聚氨醋的疏 水、阻燃及抑煙性能最佳，且實際應(yīng)用時材料的力學(xué)性能好。
[0017] 采用本發(fā)明公開的方法制備含娃含棚水性聚氨醋過程中，為了進(jìn)一步保證制備工 藝，優(yōu)選方案是在步驟a的整個反應(yīng)過程向反應(yīng)物中滴加丙酬W調(diào)節(jié)體系黏度，丙酬的滴 加質(zhì)量為大分子二元醇質(zhì)量的100%~150%。丙酬的加入可W降低步驟a的整個反應(yīng)過 程中反應(yīng)物的黏度，進(jìn)而保證反應(yīng)原料得W充分混合，使反應(yīng)完全。進(jìn)一步的，所述TEA與 DMPA的摩爾比為0. 9:1;所述棚酸中的棚元素與氨基封端的硅氧烷中的娃元素的摩爾比為 2:1。
【具體實施方式】
[0018] W下結(jié)合實施例1-4對本發(fā)明公開的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明：
[0019] 實施例1 ;含娃含棚水性聚氨醋的制備
[0020] 1)按1:2. 2的摩爾比稱取平均分子量為1000的聚己二酸己二醇醋二醇與TDI并 加入到干燥的四頸圓底燒瓶中，在馬保護(hù)下升溫至80°C，反應(yīng)化，然后先加入DMPA反應(yīng) 比，再加入抓0進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)化，降溫至60°C，接著滴加3-氨丙基S己氧基硅烷反應(yīng)0.化， 降溫至40°C，得硅氧烷封端的聚氨醋，反應(yīng)過程中滴加丙酬調(diào)節(jié)體系黏度，所述DMPA、抓0、 3-氨丙基S己氧基硅烷W及TDI的摩爾比為0. 23:0. 27:0. 08:1，所述的丙酬的質(zhì)量添加量 為聚己二酸己二醇醋二醇質(zhì)量的150%;
[002U 2)將步驟1合成的硅氧烷封端的聚氨醋置于150化pm的轉(zhuǎn)速條件下，先加入TEA 進(jìn)行乳化、中和20min，再加入棚酸繼續(xù)乳化20min，減壓蒸饋脫溶劑，得固含量為25%的含 娃含棚水性聚氨醋，所述TEA與DMPA的摩爾比為0.8:1，棚酸中的棚元素與氨基封端的娃氧 燒中的娃元素的摩爾比為2:1;
[0022] 3)稱取適量的步驟2制備得到的含娃含棚水性聚氨醋，倒入模具中，然后先在室 溫條件下靜置至表面的膠膜干燥，再放入烘箱中于120°C的條件下烘2h，得試樣1，待測。[002引實施例2;含娃含棚水性聚氨醋的制備
[0024] 1)按1:2.6的摩爾比稱取平均分子量為2000的聚四氨快喃離二元醇與TDI并 加入到干燥的四頸圓底燒瓶中，在馬保護(hù)下升溫至90°C，反應(yīng)比，然后先加入DMPA反應(yīng) 1. 5h，再加入抓0進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)化，降溫至70°C，接著滴加N-(2-氨己基）-3-氨丙基S甲 氧基硅烷反應(yīng)1.化，降溫至50°C，得硅氧烷封端的聚氨醋，反應(yīng)過程中滴加丙酬調(diào)節(jié)體系 黏度，所述DMPA、