一种侧链含硅原子的水性聚氨酯乳液及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种侧链含有机硅原子的交联型水性聚氨酯乳液，乳液是由大分子二元醇、二异氰酸酯、亲水性扩链剂、小分子扩链剂、中和剂、双氨基硅烷扩链剂、去离子水制备而成。本发明专利技术制备的水性聚氨酯大分子链段纳米球形胶粒粒径为80‑100nm、质量百分数即固含量为30％～40％，乳液在PET和不锈钢基材上的附着力等级为5B；乳液干燥成膜后硬度为2H，吸水率为5‑15％，拉伸强度在2～5MPa，断裂伸长率在100％～250％，凝胶率40‑60％，50℃下的胶膜抗粘连性能较好。

Waterborne polyurethane emulsion with side chain containing silicon atoms and preparation method thereof

【技术实现步骤摘要】
一种侧链含硅原子的水性聚氨酯乳液及其制备方法
本专利技术属于水性聚氨酯材料领域，具体的说，涉及一种侧链含硅原子的常温自交联型水性聚氨酯乳液及制备方法。
技术介绍
水性聚氨酯的水性聚氨酯以水为分散介质，具有低VOCs、相容性好、易于改性、运输储存过程中均安全可靠等优点，已经广泛用于了涂料、木器漆、胶粘剂等行业。虽然水性聚氨酯具有很多优良的性能，但是合成的水性聚氨酯材料多为直链型，并且在合成的过程中引入亲水性基团，所以水性聚氨酯在干燥完全后形成的聚氨酯胶膜不具有较好的耐水性以及机械性能，限制了水性聚氨酯的应用及使用。针对以上的问题，可以通过在聚氨酯链段结构中引入有机硅烷来改善水性聚氨酯的耐水性、硬度、机械强度、表面张力等。有机硅烷分为两类，一类是聚硅氧烷，如申请号201010597225.1(一种有机硅改性水性聚氨酯的制备方法)采用聚二甲氧基硅烷与预聚体物理共混制备有机硅改性水性聚氨酯。另外常见的为两端含羟基的聚硅氧烷，可以与异氰酸酯基团反应，生成嵌段水性聚氨酯。聚硅氧烷分子链中的Si-O-Si键能为452kJ/mol，较强的键能赋予了有机硅水性聚氨酯具有良好的耐热性能和耐水解性能。申请本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种侧链含硅原子的水性聚氨酯乳液，其特征在于，包括以下原料，各原料之间的摩尔比为：二异氰酸酯：亲水性扩链剂：有机锡催化剂：小分子扩链剂：中和剂：双氨基硅烷单体扩链剂：去离子水：大分子二元醇的摩尔比为：(3～6)：(1～1.5)：(0.015～0.04)：(1.2～3.0)：(1～1.5):(0.3～0.5)：(200～350)：1。

【技术特征摘要】
1.一种侧链含硅原子的水性聚氨酯乳液，其特征在于，包括以下原料，各原料之间的摩尔比为：二异氰酸酯：亲水性扩链剂：有机锡催化剂：小分子扩链剂：中和剂：双氨基硅烷单体扩链剂：去离子水：大分子二元醇的摩尔比为：(3～6)：(1～1.5)：(0.015～0.04)：(1.2～3.0)：(1～1.5):(0.3～0.5)：(200～350)：1。2.根据权利要求1所述的一种侧链含硅原子的水性聚氨酯乳液，其特征在于，所述大分子二元醇为聚己内酯二元醇、聚四氢呋喃醚二元醇、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二元醇、聚丙二醇、聚乙二醇中的一种或多种混合物。3.根据权利要求1所述的一种侧链含硅原子的水性聚氨酯乳液，其特征在于，所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种混合物。4.根据权利要求1-3任一项所述的一种侧链含硅原子的水性聚氨酯乳液，其特征在于，所述双氨基硅烷单体扩链剂为N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷或N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷。5.根据权利要求1-3任一项所述的一种侧链含硅原子的水性聚氨酯乳液，其特征在于，所述亲水性扩链剂为二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸中的至少一种。6.根据权利要求1-3任一项所述的一种侧链含硅原子的水性聚氨酯乳液，其特征在于，所述小分子扩链剂为乙二醇、1,4-丁二醇、乙二胺、1,6-己二醇、1,3-丙二醇中的一种或多种混合物。7.根据权利要求1-3任一项所述的一种侧链含硅原子的水性聚氨酯乳液，其特征在于，所述有机锡催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中的至少一种。8.一种侧链含硅原子的水性聚氨酯乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)称取如权利要求1-7所述的一种侧链含硅原子的水性聚氨酯乳液中的各原料备用；2)将大分子二元醇、二异氰酸酯、有机锡催化剂在少量丙酮中搅拌混合，均匀溶解后，在80-85℃下搅拌反应，当达到反应终点即停止反应，得到异氰酸酯基团封端的预聚物A；3)在预聚物A中，按比例加入亲水性扩链剂，在70～75℃下反应，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴志民，朱建涛，刘跃进，熊迪，梁忠，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43