一种含硅网络结构架桥接枝聚氨酯及其制备方法和应用技术

一种含硅网络结构架桥接枝聚氨酯及其制备方法和应用，首先制备羟基封端的硅氧烷，然后将2,2

【技术实现步骤摘要】
一种含硅网络结构架桥接枝聚氨酯及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于纺织品功能改性
，涉及一种含硅网络结构架桥接枝聚氨酯及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]近年来，各类户外运动已成为一种时尚。锦纶纤维具有优异的强力、耐磨性能，回潮率为4.5～7％，织物手感柔软，质感轻盈，穿着舒适，具有良好的服用性能，在合成纤维中占有重要的地位。近年来，随着超细纤维的发展，大大提高了锦纶以及锦纶混纺面料的轻装、舒适等附加值，尤其适宜于制作户外运动面料，如户外运动服、冲锋衣、登山服以及户外帐篷、背包等。聚氨酯是一种用途广泛的有机高分子材料，它是由二异氰酸酯与多元醇通过加聚反应形成的具有高强度、耐老化等特性的高聚物，在交通、印染、家电、建筑、造纸等行业均有应用。采用无氟整理剂开发的疏水聚氨酯涂层锦纶织物具有较好的环保性能，有助于扩展锦纶面料的应用领域。
[0003]文献(纳米二氧化硅改性水性聚氨酯防水透湿涂层织物的制备及其性能[J].纺织学报,2021,42(3):130
‑
135)采用R972疏水型气相纳米二氧化硅对水性聚氨酯进行共混改性，以涂层的方式对纯棉针织物进行整理，提高了织物的防水性能，该技术是采用简单共混法将防水试剂与聚氨酯混合，耐水洗性能差，这是因为疏水性能主要是由聚氨酯涂层外侧的疏水剂起到作用，在水洗过程中，涂层表面的共混疏水剂在水洗过程中被冲洗掉，失去疏水效果。
[0004]文献(硅改性疏水型水性聚氨酯的制备及性能研究[J].中国皮革,2021,50(5):55r/>‑
63)采用原位聚合的方法将γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)引入到含有硅氧烷(PDMS)的聚氨酯预聚体中，得到一系列KH550封端的硅改性水性聚氨酯，接触角只达到105
°
，疏水效果有待进一步提高，这是因为接枝在聚氨酯分子链末端的含硅氧烷基团数量有限，且含硅氧烷基团在聚氨酯大分子链段中间，而非表面，导致其疏水效果一般。
[0005]将硅氧烷基团尤其是含硅网络结构接枝在聚氨酯材料表面，而非聚氨酯链段中间，更有助于在聚氨酯表面构筑粗糙结构，起到较高的疏水效果。
[0006]专利技术专利CN201811041854.9公开一种CVC面料的疏水整理方法，先采用多元羧酸对CVC面料进行处理在织物表面引入羧基作为交联剂，然后采用羧基与氨基改性硅烷或氨基硅烷偶联剂的氨基产生定向吸附和反应，从而牢固的吸附在织物表面，在CVC面料表面构筑了一层含硅网络结构，提高了CVC面料的疏水性能和耐水洗性能。然而，羧基与氨基之间的共价键合反应条件苛刻，反应效率低，且形成的酰胺键易水解，在水解过程中会发生断裂。而聚氨酯材料表面没有可以参与反应的基团，无法通过交联剂将含硅网络结构接枝在聚氨酯材料表面，以达到耐久的疏水效果。
[0007]因此，如何将含硅网络结构通过共价键接枝在聚氨酯材料表面，从而制备耐水洗的疏水聚氨酯并用于涂层锦纶面料，是一个值得关注的问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种含硅网络结构架桥接枝聚氨酯及其疏水锦纶面料。本专利技术首先采用通过加成反应采用3
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溴
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1,2
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丙二醇对乙烯基三甲氧基硅烷进行羟基封端段改性，然后以羟基封端的硅氧烷、异佛尔酮二异氰酸酯、2,2
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二羟甲基丙酸、1,4
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丁二醇、正硅酸四乙酯为主要原料合成含硅网络结构架桥接枝聚氨酯，并采用本专利技术合成的含硅网络结构架桥接枝聚氨酯通过涂层工艺制备疏水锦纶面料；首先本专利技术中硅氧烷基团通过聚合反应固定在聚氨酯大分子链段的侧端，同时在聚氨酯聚合过程中发生水解缩合，形成硅网络结构，还可采用正硅酸四乙酯对含硅网络结构进行扩链，在聚氨酯表面接接枝1～3层含硅网络结构，从而在聚氨酯表面构筑粗糙结构，达到较好的疏水效果，含硅网络结构通过多元架桥形式接枝在聚氨酯表面，且具有较好的耐水洗性能，具有重要的实际应用和推广价值。
[0009]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0010]一种含硅网络结构架桥接枝聚氨酯，黏均分子量为30000～50000，具有如式(Ⅰ)、(Ⅱ)或(Ⅲ)所示的结构：
[0011][0012][0013]式(Ⅰ)、(Ⅱ)或(Ⅲ)中，左边为常规单元，右边为功能单元，m:n＝1～2:1，功能单元含量高，有助于提高疏水性能，但过高则浪费，且影响聚氨酯的手感，本专利技术提供的功能单
元比例能够在保持聚氨酯手感的前提下保持较好的疏水性能。
[0014]在聚氨酯分子链上架桥接枝1～3层含硅网络结构可以赋予聚氨酯较好的疏水性，层数过高则浪费，且多了以后对聚氨酯的手感会产生影响。
[0015]本专利技术还提供制备如上所述的一种含硅网络结构架桥接枝聚氨酯的方法，包括如下步骤：
[0016](1)将3
‑
溴
‑
1,2
‑
丙二醇和乙烯基三甲氧基硅烷溶于N,N
‑
二甲基甲酰胺中，加入一定量的三乙胺作为催化剂，在一定温度反应一定时间制得羟基封端的硅氧烷；
[0017](2)将2,2
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二羟甲基丙酸、羟基封端的硅氧烷和异佛尔酮二异氰酸酯溶于四氢呋喃中，采用二丁基二月桂酸锡作为催化剂，在一定温度反应一定时间制得聚氨酯预聚体，再加入1,4
‑
丁二醇继续反应一定时间对聚氨酯预聚体扩链，然后采用三乙醇胺进行中和；
[0018](3)步骤(2)结束后，加入去离子水和正硅酸四乙酯，搅拌混合均匀，反应2～3h，并通过减压蒸馏(减压至30～50kPa压力下蒸馏，温度为45～55℃)去除溶剂，制得含硅网络结构架桥接枝聚氨酯。
[0019]作为优选的技术方案：
[0020]如上所述的方法，步骤(1)中3
‑
溴
‑
1,2
‑
丙二醇和乙烯基三甲氧基硅烷的摩尔比为1～1.1:2，3
‑
溴
‑
1,2
‑
丙二醇稍微过量，保证乙烯基三甲氧基硅烷都能够得到羟基封端改性。
[0021]如上所述的方法，步骤(2)中2,2
‑
二羟甲基丙酸与羟基封端的硅氧烷的摩尔比为1～2:1，2,2
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二羟甲基丙酸与羟基封端的硅氧烷的比例关系决定了功能单元和常规单元之间的比例；
[0022]扩链剂2,2
‑
二羟甲基丙酸和羟基封端的硅氧烷总量与异佛尔酮二异氰酸酯的摩尔比为1:1.1～1.3，异佛尔酮二异氰酸酯稍微过量，有助于促进聚氨酯预聚体的生成，异佛尔酮二异氰酸酯与扩链剂比例越大，合成聚氨酯分子量越小，但过高则浪费；
[0023]二丁基二月桂酸锡与异佛尔酮二异氰酸酯的质量比为1～1.1:50；
[0024]1,4
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丁二醇与异佛尔酮二异氰酸酯的摩尔比本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含硅网络结构架桥接枝聚氨酯，其特征在于：黏均分子量为30000～50000，具有如式(Ⅰ)、(Ⅱ)或(Ⅲ)所示的结构：式(Ⅰ)、(Ⅱ)或(Ⅲ)中，m:n＝1～2:1。2.制备如权利要求1所述的一种含硅网络结构架桥接枝聚氨酯的方法，其特征在于包括如下步骤：(1)将3
‑
溴
‑
1,2
‑
丙二醇和乙烯基三甲氧基硅烷溶于N,N
‑
二甲基甲酰胺中，加入一定量的三乙胺作为催化剂，在一定温度反应一定时间制得羟基封端的硅氧烷；(2)将2,2
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二羟甲基丙酸、羟基封端的硅氧烷和异佛尔酮二异氰酸酯溶于四氢呋喃中，采用二丁基二月桂酸锡作为催化剂，在一定温度反应一定时间制得聚氨酯预聚体，再加入1,4
‑
丁二醇继续反应一定时间对聚氨酯预聚体扩链，然后采用三乙醇胺进行中和；(3)步骤(2)结束后，加入去离子水和正硅酸四乙酯，搅拌混合均匀，反应2～3h，并通过减压蒸馏，制得含硅网络结构架桥接枝聚氨酯。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中3
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溴
‑
1,2
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丙二醇和乙烯基三甲氧基硅烷的摩尔比为1～1.1:2。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(2)中2,2
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二羟甲基丙酸与羟基封端
的硅氧烷的摩尔比为1～2:1；2,2
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二羟甲基丙酸和羟基封端的硅氧烷总量与异佛尔酮二异氰酸酯的摩尔比为1:1.1～1.3；二丁基二月桂酸锡与异佛尔酮二异氰酸酯的质量比为1～1.1:50；1,4
‑
丁二醇与异佛...

【专利技术属性】
技术研发人员：王山水，陈瑞，王丽丽，尹立新，汤方明，寇婉婷，陈琦，张元华，
申请(专利权)人：江苏恒力化纤股份有限公司，
类型：发明
国别省市：