有机硅聚氨酯泡沫制剂、聚醚接枝聚硅氧烷聚醚嵌段共聚物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了有机硅聚氨酯泡沫制剂、聚醚接枝聚硅氧烷聚醚嵌段共聚物及其制备方法，有机硅聚氨酯泡沫制剂包括：聚醚接枝聚硅氧烷、异氰酸酯化合物、化学发泡剂、催化剂，聚醚接枝聚硅氧烷结构为式I

Silicone polyurethane foam preparation, polyether grafted polysiloxane polyether block copolymer and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
有机硅聚氨酯泡沫制剂、聚醚接枝聚硅氧烷聚醚嵌段共聚物及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种有机硅聚氨酯泡沫制剂，用于制备有机硅聚氨酯泡沫，属于有机硅高分子材料及聚氨酯泡沫材料
本专利技术还涉及上述聚氨酯泡沫制剂所用的聚醚接枝聚硅氧烷聚醚嵌段共聚物及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称，聚氨酯泡沫一般是由二元或多元有机异氰酸酯与多元醇化合物相互作用而得。有机硅高分子的骨架是硅、氧交替而成，有着其它高分子材料不能比拟和替代的性能，如耐高低温、耐候、耐老化、电气绝缘、憎水、难燃、生理惰性等。因此，近年来有机硅高分子材料的应用发展迅速。在聚氨酯泡沫的制备中所用到的多元醇种类繁多，以聚醚多元醇或聚酯多元醇为主，此外还有接枝聚合物多元醇、内酯型聚酯、高活性聚醚、亲水性聚醚等特种性能多元醇。聚酯多元醇的内聚能大且室温下为蜡状固体，加热熔融后黏度比较大，它在聚氨酯合成的应用中与其它组分的互溶性不如聚醚多元醇，而且价格昂贵。聚醚多元醇分子内具有易于旋转的醚键，相对于聚酯多元醇制备的聚氨酯材料，由它制备的聚氨酯材料低温柔顺性能好，耐水解性能优良，虽然力学性能比聚酯型聚氨酯泡沫差一些，但原料的粘度低，与异氰酸酯化合物、助剂等的互容性好，加工性能优良。
[0003]目前的聚醚改性聚硅氧烷的制备方法经济性差且副产物多。例如，李华杰等人以八甲基环四硅氧烷(D4)、含氢D4(D4H)、六甲基二硅氧烷(MM)原料经催化平衡制备了一种含氢硅油，再与丙烯醇聚氧乙烯醚进行硅氢加成，得到一种侧链聚醚改性聚硅氧烷(参见文献“李华杰,王前进,张存社,等.一种聚醚改性聚硅氧烷的合成与表征[J].应用化工,2014,2.”)。上述合成方法耗时长，步骤繁琐。苏国栋等人以甲基三氯硅烷为原料，在甲基异丁基酮(MIBK)水溶液中水解，加热至120℃，在KOH催化下脱水缩聚反应制备聚倍半硅氧烷，并以聚倍半硅氧烷、甘油和水为起始剂，与环氧丙烷合成了聚醚多元醇(参见文献“苏国栋,雷宏,吕延文,施正杭,戴鸯鸯.有机硅单体副产物合成聚醚多元醇阻燃剂研究[J].工程塑料应用,2012,40(05):91
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94.”)，上述方法耗时长，产率低。余龙飞等人以低含氢硅油、烯丙基聚醚为原料，在无溶剂及低氯铂酸用量下制备聚醚改性聚硅氧烷(参见文献“余龙飞,郑小珊,李欢玲,李莉.聚醚改性聚硅氧烷的合成及其在水性涂料消泡剂中的应用[J].有机硅材料,2013,27(05):333
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338.”)；上述方法虽然操作简便，但只适用于低分子量的含氢硅油。
[0004]目前的含硅聚氨酯泡沫以主链或者侧链中有很少量硅氧烷成分的有机硅改性聚氨酯泡沫为主。例如，EP1485419B1专利文献中描述了用氨烃基或羟烃基封端的硅油和二异氰酸酯由一锅法制备硅酮
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聚氨酯泡沫。这种硅油中羟基或氨基的官能度为2，得到的是软质泡沫。Zhu等人通过一步到位的溶液浸泡方法，在三维多孔聚氨酯海绵的表面涂上了坚固的超疏水聚硅氧烷层(参见文献“Zhu Q,Chu Y,Wang Z,et al.Robust superhydrophobic polyurethane sponge as a highly reusable oil
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absorption material[J].Journal of Materials Chemistry A,2013,1(17):5386
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5393.”)，上述研究为大规模制造坚固的超
疏水3D多孔材料提供了一种简单且低成本的策略，该材料可用于清除水面上的溢油。刘昊耕采用聚醚多元醇、多异氰酸酯、发泡剂、羟基硅油等原料制备了一种有机硅改性聚氨酯泡沫，并探讨了不同质量分数的羟基硅油对聚氨酯泡沫性能的影响(参见文献“刘昊耕等，有机硅改性聚氨酯泡沫的制备及其性能研究[J].武汉理工大学学报，2018，40(7)：24
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28.”)，但这种方法只是引入了少量的
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Si
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O
‑
Si
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链节，而且由于羟基硅油的加入使得体系不混溶、不均匀，阻碍了异氰酸酯和聚醚多元醇的聚合反应。而且，羟基硅油在发泡过程中粘度的增大是比较缓慢的，故发泡结束后聚合物基体仍然具有流动性，泡沫在固化之前容易发生坍塌。除上述文献外，涉及聚硅氧烷聚氨酯泡沫的公开文献很少。
[0005]急需工艺简单、成本低、性能优良、反应条件易于实现和控制的聚氨酯泡沫的发泡制剂和泡沫制备方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种有机硅聚氨酯泡沫制剂，该有机硅聚氨酯泡沫制剂有机硅成分含量高、工艺简单、成本低、性能优良。本专利技术还提供上述泡沫制剂所用的聚醚接枝聚硅氧烷聚醚嵌段共聚物及其制备方法。
[0007]为达到上述目的，本专利技术有机硅聚氨酯泡沫制剂包含：
[0008](A)聚醚接枝聚硅氧烷
[0009]所述聚醚接枝聚硅氧烷具有I
‑
1式或I
‑
2所示结构：
[0010][0011][0012]其中：
[0013]在每次出现时，R可以相同或者不同，并且为一价的烷基或者芳基，优选的是甲基、乙基、苯基等。
[0014]所述聚醚接枝聚硅氧烷为式I
‑
1所示结构时，R1可以相同或者不同，并且为一价的烷基、羟烃基或胺烃基；所述聚醚接枝聚硅氧烷为式I
‑
2所示结构时，R1为聚醚基；
[0015]在每次出现时，m可以相同或者不同，并且在5
‑
100范围，优选在15
‑
75范围内。
[0016]在每次出现时，n可以相同或者不同，并且在2
‑
15范围，优选在3
‑
10范围内。
[0017]在每次出现时，a可以相同或者不同，并且是2
‑
10的整数，优选是3
‑
5的整数。
[0018]在每次出现时，b可以相同或者不同，并且是5
‑
20范围的整数，优选在10
‑
15范围。
[0019]在每次出现时，c可以相同或者不同，并且是5
‑
20范围的整数，优选在10
‑
15范围。
[0020]本专利技术使用的(A)聚醚接枝聚硅氧烷(式I
‑
1所示结构)可以通过有机硅化学中的通常方法得到。
[0021]本专利技术使用的(A)聚醚接枝聚硅氧烷(式I
‑
2所示结构)，即聚醚接枝聚硅氧烷聚醚嵌段共聚物，其制备包括以下步骤：
[0022](1)八烷基环四硅氧烷、七烷基巯丙基环四硅氧烷、1,1,3,3
‑
四烷基二硅氧烷，或八芳基环四硅氧烷、七芳基巯丙基环四硅氧烷、1,1,3,3
‑
四芳基二硅氧烷，经催化平衡制备了侧链巯丙基聚硅氧烷Ⅱ：
[0023]其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.有机硅聚氨酯泡沫制剂，其特征在于包括：(A)聚醚接枝聚硅氧烷所述聚醚接枝聚硅氧烷具有I
‑
1式或I
‑
2所示结构：其中：R可以相同或者不同，并且为一价的烷基或者芳基；所述聚醚接枝聚硅氧烷为式I
‑
1所示结构时，R1可以相同或者不同，并且为一价的烷基、羟烃基或胺烃基；所述聚醚接枝聚硅氧烷为式I
‑
2所示结构时，R1为聚醚基；m可以相同或者不同，并且在5
‑
100范围；n可以相同或者不同，并且在2
‑
15范围；a可以相同或者不同，并且是2
‑
10的整数；b可以相同或者不同，并且是5
‑
20范围的整数；c可以相同或者不同，并且是5
‑
20范围的整数；(B)异氰酸酯化合物所述异氰酸酯化合物通式为：Q(NCO)
d (Ⅳ)其中，Q是可选取代的烷基或者芳基，d是2
‑
10范围内的数；所述异氰酸酯化合物的异氰酸酯基团和羟基的当量比为0.95～1.1:1；(C)化学发泡剂所述化学发泡剂为水，以100重量份的聚醚接枝聚硅氧烷计，其用量为0.5
‑
10重量份；(D)催化剂所述催化剂为有机金属锡类催化剂、叔胺类催化剂或有机金属锡类催化剂和叔胺类催化剂的混合；以100重量份的聚醚接枝聚硅氧烷计，用量为1
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5重量份。2.根据权利要求1所述的有机硅聚氨酯泡沫制剂，其特征在于：所述R为甲基、乙基、苯基。3.根据权利要求1所述的有机硅聚氨酯泡沫制剂，其特征在于：所述聚醚接枝聚硅氧烷具有I
‑
1式所示结构时，所述R1为甲基、胺丙基、羟丙基、羟丁基、羟基乙氧基丙基。
4.根据权利要求1所述的有机硅聚氨酯泡沫制剂，其特征在于：所述催化剂为有机金属锡类催化剂和叔胺类催化剂的混合，所述有机金属锡类催化剂和叔胺类催化剂的质量比为0.5
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5:1。5.根据权利要求1所述的有机硅聚氨酯泡沫制剂，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洁，梁晓涵，王伟，付党伟，
申请(专利权)人：苏州政仪科技有限公司，
类型：发明
国别省市：