一种水性聚乳酸改性有机硅聚氨酯及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种水性聚乳酸改性有机硅聚氨酯及其制备方法和应用，所述水性聚乳酸改性有机硅聚氨酯的制备原料包括大分子多元醇、二异氰酸酯、亲水扩链剂、非质子溶剂、中和剂和水，所述大分子多元醇包括聚合物多元醇A、聚合物多元醇B和聚合物多元醇C；所述聚合物多元醇A为聚乳酸多元醇；所述聚合物多元醇B包括聚醚多元醇和/或聚酯多元醇；所述聚合物多元醇C为羟基聚硅氧烷；将聚乳酸多元醇、羟基聚硅氧烷和常规的聚合物多元醇B三者进行搭配与二异氰酸酯进行反应，使得到的水性聚乳酸改性有机硅聚氨酯具有较佳的韧性、较好的附着力、高温不发粘以及表面滑爽等优势，满足在涂料、皮革制品以及胶黏剂等领域的使用需求。品以及胶黏剂等领域的使用需求。

【技术实现步骤摘要】
一种水性聚乳酸改性有机硅聚氨酯及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于聚氨酯
，具体涉及一种水性聚乳酸改性有机硅聚氨酯及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]水性聚氨酯自上个世纪七十年代有产品问世以来直至今日已经得到了广泛应用，并展示出了良好的应用前景。由于水性聚氨酯不仅符合环保要求，而且可以节省资源和能源，因而越来越受到人们的关注。同时，由于水性聚氨酯粘度及流动性与聚合物的分子量无关，因而可将分子量调节到所希望的水平，所以应用领域十分广泛，目前已经广泛地应用在皮革加工、造纸、织物整理、织物涂层、胶粘剂、油田用化学品等领域。
[0003]有机硅改性聚氨酯是聚氨酯中重要的一大类，有机硅改性聚氨酯通常由有机硅多元醇与二异氰酸酯作为主要原料合成得到，有机硅材料具有许多比较独特的特点，如具有优异的耐低温性能，又具有非常优异的耐高温性，还具有出色的抗粘连，超级耐候、耐污，无毒环保等特点，可以使所述有机硅改性具有较佳的防粘性、柔韧性、耐寒性耐折性和耐热性等，这些独特的性能使其被广泛应用于各个领域中。目前，对于有机硅改性聚氨酯的研究和报道也有很多。CN102807833A公开了一种水性无机硅
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有机硅
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聚氨酯粘合剂及其制备方法，该粘合剂由水性胶A组分和固化剂B组分组成，其中，水性胶A组分由硅溶胶：55～90份；有机硅烷：12～20份；多羟基化合物：120～200份；多异氰酸酯：15～25份；乳化剂：3～5份；催化剂：0.5～1.2份；粉料：80～150份；去离子水：900～1200份合成得到，固化剂B组分选自二苯甲烷二异氰酸酯MDI、多亚甲基多苯基多异氰酸酯PAPI、六亚甲基二异氰酸酯HDI的一种或一种以上混合物，使用时将固化剂B组分和水性胶A组分按5～15:100的质量比混合均匀。通过该专利技术制备所得的粘合剂对木材具有较好的粘合强度和耐水性，而且制备工艺简单，成本低。聚硅氧烷链段的低表面能能提高聚氨酯的耐水性和耐污性。
[0004]但是，有机硅材料也具有一些性能上的不足，比如硬度偏低、附着力差，如用作涂覆材料的重涂性差，与其他有机材料的相容性差的特点限制了其在某些领域中的应用，另外，有机硅改性聚氨酯的原材料大多来源于日益枯竭的石油资源，发展可再生资源替代石油资源合成聚氨酯成为了实现可持续发展的一个重要方向。
[0005]为解决上述技术问题，急需开发一种附着力佳、韧性佳、热稳定性佳的水性聚乳酸改性有机硅聚氨酯。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种水性聚乳酸改性有机硅聚氨酯及其制备方法和应用，所述水性聚乳酸改性有机硅聚氨酯将聚乳酸链段、聚硅氧烷链段和常规聚醚多元醇和/或聚酯多元醇形成的链段相结合，成功使制备得到的聚氨酯兼具较佳的韧性、耐水性和优异的附着力，还具有高温不发粘、表面滑爽和可降解性等特点，适合在涂料、皮革以及粘结剂等多个领域中使用。
[0007]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种水性聚乳酸改性有机硅聚氨酯，所述水性聚乳酸改性有机硅聚氨酯的制备原料包括大分子多元醇、二异氰酸酯、亲水扩链剂、非质子溶剂、中和剂和水的组合；
[0009]所述大分子多元醇包括聚合物多元醇A、聚合物多元醇B和聚合物多元醇C的组合；
[0010]所述聚合物多元醇A为聚乳酸多元醇；
[0011]所述聚合物多元醇B包括聚醚多元醇和/或聚酯多元醇；
[0012]所述聚合物多元醇C为羟基聚硅氧烷。
[0013]本专利技术提供的水性聚乳酸改性有机硅聚氨酯的制备原料包括大分子多元醇、二异氰酸酯、亲水扩链剂、非质子溶剂、中和剂和水的组合，所述大分子多元醇包括聚合物多元醇A、聚合物多元醇B和聚合物多元醇C的组合，且限定所述聚合物多元醇A为聚乳酸多元醇，所述聚合物多元醇B包括聚醚多元醇和/或聚酯多元醇，以及所述聚合物多元醇C为羟基聚硅氧烷。
[0014]首先，通过在制备原料中引入聚乳酸多元醇，在聚氨酯中引入聚乳酸链段作为部分软段，成功提高了最终得到的水性聚乳酸改性有机硅聚氨酯的附着力，还使得其具有可再生性和可降解性；其次，采用聚乳酸多元醇和羟基聚硅氧烷相搭配，将聚乳酸链段和聚硅烷链段结合，成功赋予聚氨酯较佳的韧性、较好的附着力、高温不发粘以及表面滑爽等性能，既改善了聚乳酸链段引起的脆性大、韧性不佳的问题，也改善了聚硅烷链段引起的附着力不佳的问题；最后，还引入常规的聚合物多元醇B，可以进一步对最终得到的水性聚乳酸改性有机硅聚氨酯起到补强，使其综合性能更为优异。
[0015]优选地，所述聚乳酸改性有机硅聚氨酯的制备原料按照重量份包括如下组分：大分子多元醇20～60重量份、二异氰酸酯10～60重量份、亲水扩链剂1～20重量份、非质子溶剂20～100重量份、中和剂2～10份和水150～300重量份。
[0016]其中，所述大分子多元醇可以为25重量份、30重量份、35重量份、40重量份、45重量份、50重量份或55重量份等。
[0017]所述二异氰酸酯可以为15重量份、20重量份、25重量份、30重量份、35重量份、40重量份、45重量份、50重量份或55重量份等。
[0018]所述亲水扩链剂可以为2重量份、4重量份、6重量份、8重量份、10重量份、12重量份、14重量份、16重量份或18重量份等。
[0019]所述非质子溶剂可以为30重量份、40重量份、50重量份、60重量份、70重量份、80重量份或90重量份等。
[0020]所述中和剂可以为3重量份、4重量份、5重量份、6重量份、7重量份、8重量份或9重量份等。
[0021]所述水可以为170重量份、190重量份、210重量份、230重量份、250重量份、270重量份或290重量份等。
[0022]优选地，所述水性聚乳酸改性有机硅聚氨酯的固含量为20～60％，例如25％、30％、35％、40％、45％、50％或55％等。
[0023]优选地，所述聚乳酸多元醇和聚合物多元醇B的质量比为1:(0.17～11)，例如1:0.5、1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8或1:9等，进一步优选为1:(0.33～7)。。
[0024]优选地，所述聚乳酸多元醇和羟基聚硅氧烷的质量比为1:(0.08～5)，例如1:0.1、1:0.5、1:1、1:1.5、1:2、1:2.5、1:3、1:3.5、1:4或1:4.5等，进一步优选为1:(0.1～1.6)。
[0025]作为本专利技术的优选技术方案，限定所述聚乳酸多元醇B、聚合物多元醇B和羟基聚硅氧烷的质量比为1:(0.17～11):(0.08～5)，可以使最终得到的水性聚乳酸改性有机硅聚氨酯综合性能最优异；第一方面，如果其中聚乳酸多元醇的占比超出上述限定的范围，则会导致得到的水性聚乳酸改性有机硅聚氨酯的柔韧性、耐热性以及耐水解性能下降；第二方面，如果聚乳酸多元醇的占比低于上述限定的范围，则会导致得到的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水性聚乳酸改性有机硅聚氨酯，其特征在于，所述水性聚乳酸改性有机硅聚氨酯的制备原料包括大分子多元醇、二异氰酸酯、亲水扩链剂、非质子溶剂、中和剂和水的组合；所述大分子多元醇包括聚合物多元醇A、聚合物多元醇B和聚合物多元醇C的组合；所述聚合物多元醇A为聚乳酸多元醇；所述聚合物多元醇B包括聚醚多元醇和/或聚酯多元醇；所述聚合物多元醇C为羟基聚硅氧烷。2.根据权利要求1所述的水性聚乳酸改性有机硅聚氨酯，其特征在于，所述聚乳酸改性有机硅聚氨酯的制备原料按照重量份包括如下组分：大分子多元醇20～60重量份、二异氰酸酯10～60重量份、亲水扩链剂1～20重量份、非质子溶剂20～100重量份、中和剂2～10重量份和水150～300重量份。3.根据权利要求1或2所述的水性聚乳酸改性有机硅聚氨酯，其特征在于，所述聚乳酸多元醇和聚合物多元醇B的质量比为1:(0.17～11)，优选为1:(0.33～7)；优选地，所述聚乳酸多元醇和羟基聚硅氧烷的质量比为1:(0.08～5)，进一步优选为1:(0.1～1.6)；优选地，所述聚乳酸多元醇的分子量为500～4000g/mol；优选地，所述羟基聚硅氧烷的分子量为1000～4000g/mol；优选地，所述聚合物多元醇B为聚醚多元醇；优选地，所述聚醚多元醇包括聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇或聚四氢呋喃二醇中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述聚酯多元醇包括聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸
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1,4
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丁二醇酯二醇、聚己二酸丙二醇酯二醇、聚己二酸新戊二醇酯二醇、聚己二酸新戊二醇
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1,6
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己二醇酯二醇、聚碳酸
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1,6
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己二醇酯二醇、聚己二酸己二醇酯二醇、聚碳酸酯多元醇或聚己内酯多元醇中的任意一种或至少两种的组合。4.根据权利要求1～3任一项所述的水性聚乳酸改性有机硅聚氨酯，其特征在于，所述二异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、4,4
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二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4
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二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述中和剂包括三乙胺、乙酸或二甲基乙醇胺中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述水性聚乳酸改性有机硅聚氨酯的固体制备原料中中和剂的质量百分含量为0.1～10％，进一步优选为0.3～3％；优选地，所述非质子溶剂包括丙酮、N
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甲基吡咯烷酮、丁酮、N,N
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二甲基甲酰胺、N,N
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二甲基乙酰胺、N
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甲基<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王继印，孙东明，曾繁威，易达立，代菊红，
申请(专利权)人：广州海豚新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：