本发明专利技术公开一种有机硅和四针状氧化锌双重改性的聚酯型水性聚氨酯分散体及制备和应用。该分散体包含以下组分：1～8质量份γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性四针状氧化锌、100质量份聚酯多元醇、13～91质量份二异氰酸酯、10～25质量份氨基硅油、0～0.5质量份有机金属催化剂、8～16质量份多羟基羧酸、0.3～10质量份交联剂、6.2～18质量份中和剂、1～8质量份扩链剂、0.2～2.0质量份消泡剂。在γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性四针状氧化锌表面的氨基可通过化学反应连接在聚氨酯分子链上，提高相容性，有利于四针状氧化锌的均匀分散。本发明专利技术制得的分散体具有良好的热学性能、力学性能、耐水性及抗静电性、抗紫外老化能力。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于化学化工领域，涉及一种聚酯型水性聚氨酯分散体的合成，具体涉及 一种有机硅和四针状氧化锌双重改性的聚酯型水性聚氨酯分散体及制备方法和应用。
技术介绍
水性聚氨酯（WPU)是以水代替有机溶剂作为分散介质的聚氨酯体系，因其无毒、 不燃和无污染的特性正逐步取代传统溶剂型聚氨酯，成为聚氨酯工业发展的重要方向。水 性聚氨酯可广泛应用于涂料、胶粘剂、织物涂层与整理剂、纸张和纤维表面处理剂、皮革涂 饰剂。然而，单一的水性聚氨酯往往存在耐酸碱性、热稳定性、耐紫外线老化性以及机械性 能差等缺点。水性聚氨酯分为聚酯型和聚酯型两类，其中聚酯型水性聚氨酯的耐水性急需 提尚。 有机硅材料由于其本身具有耐温、耐候、电绝缘性能、低表面张力、低表面能及生 理惰性等独特性能，常被用来改性聚氨酯，以提高其耐热性、耐水性、耐候性等。但是由于有 机硅和聚氨酯的相容性不好，故常常会降低材料的力学性能。 四针状氧化锌晶须（T-ZnOw)于20世纪40年代被发现，是目前晶须家族中唯一具 有规整三维空间结构的晶须。四针状氧化锌晶须是一类极好的增强剂，可赋予复合材料较 好的力学性能；而且，因其半导体性、吸紫外线性及高密性，可使所制备的复合材料具有较 好的抗静电性、抗老化性及减震性。四针状氧化锌虽能提高聚氨酯的多种性能，但是无机粒 子与聚氨酯的相容性不好，难以实现很好的分散，故会降低其对聚氨酯的改性效果。 采用有机硅和四针状氧化锌共同改性水性聚氨酯，可赋予聚氨酯更好的耐热性、 表面性能、机械性能和耐候性，从而扩大其应用范围。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种有机硅和四针 状氧化锌双重改性的聚酯型水性聚氨酯分散体。 本专利技术的另一目的在于提供上述有机硅和四针状氧化锌双重改性的聚酯型水性 聚氨酯分散体的制备方法。 本专利技术的再一目的在于提供上述有机硅和四针状氧化锌双重改性的聚酯型水性 聚氨酯分散体的应用。 本专利技术的目的通过下述技术方案实现： 一种有机硅和四针状氧化锌双重改性的聚酯型水性聚氨酯分散体，包含以下组 分：1~8质量份Y -氨丙基三乙氧基硅烷改性四针状氧化锌、100质量份聚酯多元醇、13~ 91质量份二异氰酸酯、10~25质量份氨基硅油、0~0. 5质量份有机金属催化剂、8~16 质量份多羟基羧酸、〇. 3~10质量份交联剂、6. 2~18质量份中和剂、1~8质量份扩链剂、 0. 2~2. 0质量份消泡剂。 所述的二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯（TDI)、二苯基甲烷-4, 4' -二异氰酸酯 (MDI)、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯（HDI)、对苯二异氰酸酯（PH)I)、 苯二亚甲基二异氰酸酯（XDI)、1，4-环己烷二异氰酸酯（CHDI)和萘-1，5-二异氰酸酯 (NDI)中的一种。其中，优选的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯（TDI)或二苯基甲烷-4, 4'-二 异氰酸酯（MDI)。 所述的聚酯多元醇选自平均官能度大于2且平均分子量为400~6000的己二酸 系聚酯多元醇、庚二酸系聚酯多元醇、辛二酸系聚酯多元醇、戊二酸系聚酯多元醇、癸二酸 系聚酯多元醇、乙二酸系聚酯多元醇、丁二酸系聚酯多元醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多 元醇、顺酐聚酯多元醇、苯酐聚酯多元醇、对苯聚酯多元醇和无规共聚酯多元醇中的一种。 其中，聚酯多元醇优选为己二酸系聚酯多元醇或聚己内酯多元醇。 所述的氨基硅油选自平均分子量为3000~10000的双端型氨基聚二甲基硅氧烷 和侧端型氨基聚二甲基硅氧烷中的一种。 所述的有机金属催化剂选自辛酸亚锡、二丁基二月桂酸锡、辛酸铅和二醋酸二正 丁基锡中的一种；其中，有机金属催化剂优选为二丁基二月桂酸锡。 所述的多羟基羧酸选自二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸和酒石酸中的一种。 所述的交联剂选自三羟甲基丙烷。 所述的中和剂选自三乙胺、三甲胺、N，N-二甲基乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的 一种。 所述的扩链剂选自1，4-丁二醇、乙二醇、丙二醇、己二醇、环己二醇、对苯二甲酸 二羟乙酯和三羟甲基丙烷单烯丙基醚中的至少一种；更优选为1，4-丁二醇。 所述的消泡剂选自有机硅类消泡剂、矿物油类消泡剂和有机极性化合物类消泡剂 中的一种。更优选为有机硅类消泡剂。 所述的Y-氨丙基三乙氧基硅烷改性四针状氧化锌的制备方法，包含以下步骤： (1)将12~14质量份无水乙醇、2~4质量份去离子水和4质量份y-氨丙基三 乙氧基硅烷混合，在室温下水解0. 5~1小时，得丫 _氨丙基三乙氧基硅烷混合液； (2)将25质量份四针状氧化锌与150~300质量份无水乙醇混合，超声分散0. 5~ 1小时，得四针状氧化锌的乙醇分散液； (3)将5~20质量份步骤⑴制得的Y-氨丙基三乙氧基硅烷混合液加入至 175~350质量份步骤（2)制得的四针状氧化锌的乙醇分散液中，在60~80°C油浴中回流 搅拌1. 5~3小时；反应结束后抽滤，用无水乙醇洗绦3~5遍，在60~70°C下真空干燥 24~48小时，即得Y _氨丙基三乙氧基硅烷改性四针状氧化锌。 所述的有机硅和四针状氧化锌双重改性的聚酯型水性聚氨酯分散体的制备方法， 包括如下步骤： 取1~8质量份y -氨丙基三乙氧基硅烷改性四针状氧化锌、13~91质量份二异 氰酸酯、100质量份聚酯多元醇、10~25质量份氨基硅油，在氮气保护下，在-10~0°C搅拌 反应0. 5~1小时，然后加入0~0. 5质量份有机金属催化剂，升温至50~90°C搅拌反应 2~3小时，再加入8~16质量份多羟基羧酸和0. 3~10质量份交联剂，继续反应2~4 小时，用丙酮降粘，得到预聚物。随后冷却至室温，加入6.2~18质量份中和剂中和成盐， 加水剧烈搅拌乳化。乳化后加入1~8质量份扩链剂、0. 2~2. 0质量份消泡剂，在20~ 60°C下搅拌20~60分钟，最后减压蒸发除去体系中的丙酮，制得聚酯型水性聚氨酯分散 体。然后将其流延在平置的模板上，室温下自然干燥成膜，然后真空干燥至恒质量后，进行 性能测试。所述的二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯（TDI)、二苯基甲烷-4, 4'-二异氰酸酯 (MDI)、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯（HDI)、对苯二异氰酸酯（PH)I)、 苯二亚甲基二异氰酸酯（XDI)、1，4-环己烷二异氰酸酯（CHDI)和萘-1，5-二异氰酸酯 (NDI)中的一种。其中，优选的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯（TDI)或二苯基甲烷-4, 4'-二 异氰酸酯（MDI)。 所述的聚酯多元醇选自平均官能度大于2且平均分子量为400~6000的己二酸 系聚酯多元醇、庚二酸系聚酯多元醇、辛二酸系聚酯多元醇、戊二酸系聚酯多元醇、癸二酸 系聚酯多元醇、乙二酸系聚酯多元醇、丁二酸当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种有机硅和四针状氧化锌双重改性的聚酯型水性聚氨酯分散体，其特征在于包含以下组分：1～8质量份γ‑氨丙基三乙氧基硅烷改性四针状氧化锌、100质量份聚酯多元醇、13～91质量份二异氰酸酯、10～25质量份氨基硅油、0～0.5质量份有机金属催化剂、8～16质量份多羟基羧酸、0.3～10质量份交联剂、6.2～18质量份中和剂、1～8质量份扩链剂、0.2～2.0质量份消泡剂。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟区，夏侯国论，
申请(专利权)人：中科院广州化学有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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