本发明专利技术提供了一种有机硅改性水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：(1)分别制备聚酯类预聚体和聚醇类预聚体；(2)共混，得复合聚氨酯预聚体；(3)用聚硅氧烷低聚物改性复合聚氨酯预聚体，得有机硅改性聚氨酯；(4)用中和剂中和有机硅改性聚氨酯；(5)去离子水分散乳液，得有机硅改性水性聚氨酯；(6)抽真空去除溶剂，出产品，其操作容易，易于规模化生产。本发明专利技术采用不同预聚体，通过物理共混改性聚氨酯预聚体，再与聚硅氧烷加成聚合、扩链反应制成有机硅改性聚氨酯共聚物，克服有机硅氧烷与聚氨酯相容性很差的技术难题，产品综合性能较高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高分子
，特别地涉及到一种采用有机硅改性水性聚氨酯的方法。
技术介绍
随着人们环保意识的增强，材料安全问题越加重视，对包装复合用粘合剂、皮革涂 层等其他生活用品提出越来越高的标准和要求。水性聚氨酯(WPU)是采用水作为分散介质 的聚氨酯乳液，除具有溶剂型聚氨酯优异性能外，还具有使用简单、无毒、无环境污染等优 点，其产品成功应用于轻纺、皮革、木材加工、建筑、造纸等行业。但是由于水性聚氨酯采用 水作为溶剂，介质水的表面张力太大、热焓高，使得其成膜过程中表面铺展较差、干燥时间 长，成膜与基材复合差，力学性能降低；而促使水性聚氨酯稳定分散在介质水中的亲水性基 团，会引起水性聚氨酯成膜耐水性差且易吸水；水性聚氨酯乳化分散时高粘度有机相会导 致的分散困难、乳液粒径大和乳液固含量较低。国内外对水性聚氨酯的改性有从分子尺度进行多元醇分子设计改性，或将特定分 子结构或者元素引入多元醇改变大分子主链以改进各种应用性能，或在微观尺度进行纳米 复合提升力学性能，或利用可再生资源降低成本，或在成膜过程引入特定官能团反应进行 交联以提升成膜特性等。有机硅很早就已被用于聚氨酯的改性，因其分子链当中的Si-O-Si键具有较大的 内聚能而具有耐高温，耐水解等优良的性能，且该链属于柔性链，具有低温柔顺性好、表面 张力低、生物相容性好等优点用它对聚氨酯预聚体进行物理或化学的改性，可以提高胶粘 剂的综合性能。其中以硅氧键(-SiO-Si-)为骨架组成的聚硅氧烷应用最广。聚氨酯嵌段 共聚物兼具有聚硅氧烷和聚氨酯两者的优异性能，表现出良好的低温柔顺性、介电性、表面 富集性和优良的生物相容性等，克服了聚硅氧烷机械性能差的缺点，也弥补了聚氨酯耐候 性差的不足。通常由于有机硅氧烷与聚氨酯链段溶度参数相差很大，相容性很差，采用物理共 混方式则存在严重的相分离状态甚至涂膜分层，由此力学性能和乳液贮存稳定性差。
技术实现思路
本专利技术目的在于采用不同预聚体，通过物理共混的方法改性聚氨酯预聚体，克服 单一预聚体在耐水，耐高温、柔性差的缺点，并用带有活性端基的聚硅氧烷与预聚体通过加 成聚合和扩链反应制成有机硅改性聚氨酯共聚物，克服有机硅氧烷与聚氨酯相容性很差的 技术难题。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案为，包括以下工艺步骤(1)预聚反应将低聚物多元醇、多元异氰酸酯、酸性二羟基化合物和小分子扩链 剂在通N2的保护下加入反应釜中，控制温度反应；具体包括，(11)分别将聚醚多元多元醇和聚酯多元醇与多元异氰酸酯、酸性二羟基化合物和 小分子扩链剂在通队的保护下加入反应釜中，温度控制为75-85°C，反应1-3小时，制得聚 酯类预聚体和聚醇类预聚体；(2)扩链继续在反应釜中投入2，2_双羟甲基丙酸、丙酮进行扩链封端反应，控制 温度60-70°C，搅拌，搅拌转速为^Or/min，反应2_3小时，制得聚氨酯预聚体；具体包括将步骤(11)所述的聚酯类预聚体和聚醇类预聚体分别在反应釜中进 行扩链反应，然后共混制得复合聚氨酯预聚体。(3)有机硅改性预聚体将步骤( 所述的聚氨酯预聚体加入到溶剂中，在N2保 护下加入7% 10%聚硅氧烷低聚物，升温后调整温度到70 90°C，加入扩链剂，保温反 应，制得有机硅改性聚氨酯预聚体；。(4)中和反应在步骤( 所述的有机硅改性聚氨酯预聚体加入中和剂进行中和， 得有机硅改性聚氨酯预聚体乳液；具体地，降温30°C以下，加入中和剂进行中和；所述的中和剂为5%的三乙胺。(5)水分散调节温度为O 20°C，将去离子水滴入步骤(4)所述的有机硅改性聚 氨酯预聚体乳液中进行乳化，然后加入扩链剂，强烈搅拌，转速控制为1200 1700r/min， 扩链8-15min，反应完抽真空去除溶剂，得到有机硅改性水性聚氨酯。上述小分子扩链剂为1，4_ 丁二醇和乙二胺；上述多元异氰酸酯包括异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯2，4_ 二异氰酸酯；上述低聚物多元醇包括聚四氢呋喃二醇；上述聚硅氧烷低聚物是聚二甲基硅氧烷；上述聚二甲基硅氧烷为部分甲基被取代后的聚硅氧烷的一种或两种；上述溶剂为二氧六环和四氢呋喃混合液、N, N’ -二甲基甲酰胺和二甲亚砜混合液 的任一种。专利技术的有益效果本专利技术有机硅改性水性聚氨酯综合性能高。本专利技术采用不同种多元醇合成不同的 预聚体，然后通过物理共混的方法改性聚氨酯预聚体，克服单一预聚体在耐水、耐高温、柔 性差的缺点，得到综合性能高的水性聚氨酯预聚体。本专利技术有机硅改性水性聚氨酯应用范围广，其耐候性能佳，机械性能良好，从而解 决目前水性聚氨酯产品应用的技术难点。本专利技术有机硅改性水性聚氨酯的制备方法工艺简单，条件易于控制，容易实现规 模化生产。下面结合实施例，对本专利技术进一步说明。具体实施例方式实施例1本实施例提供了，参见附图说明图1 工艺流程图， 具体地包括以下步骤1、制备预聚体(1)制备预聚体A 在500ml装有温度计、回流冷凝管、搅拌器的三口烧瓶中，将聚4己二酸丁二醇酯(分子量M = 2000) 100克进行真空脱水后，加入1，4_ 丁二醇4. 5克、异佛 尔酮二异氰酸酯49. 2克，催化剂二月桂酸二丁基锡0. 15克，在80°C反应3小时，测定NCO 含量小于5. 2%时，降温到60°C，加入二羟甲基丙酸9. 6克，丙酮50克，于70°C反应3小时， 到所定的NCO时得到预聚体A。(2)预聚体B 在500ml装有温度计、回流冷凝管、搅拌器的三口烧瓶中，将聚醚多 元醇PPG (分子量M = 2000) 100克进行真空脱水后，加入1，4_ 丁二醇4. 5克、异佛尔酮二 异氰酸酯49. 2克，催化剂二月桂酸二丁基锡0. 15克，在80°C反应3小时，测定NCO含量小 于5. 2%时，降温60°C，加入二羟甲基丙酸9. 6克，丙酮50克，于70°C反应3小时，到所定的 NCO时得到预聚体B。2、制备复合聚氨酯预聚体在500ml装有温度计、回流冷凝管、搅拌器的三口烧瓶中加入预聚体A70克、预聚 体B30克加入聚硅氧烷低聚物(PDMS) 5. 6克、丙酮10克于70°C反应3小时。3、中和降温到30°C加入三乙胺3. 5克进行中和反应，得乳液。4、水分散将乳液降温于20°C以下，在高速分散情况下加入去离子水114克进行乳化，然后 加入乙二胺1. 4克和去离子水5. 6克的混和液进行扩链反应，得粗产品。5、除去溶剂将粗产品真空脱去丙酮得到40% (wt)的有机硅改性聚氨酯树脂。实施例21、制备预聚体(1)制备预聚体A 在500ml装有温度计、回流冷凝管、搅拌器的三口烧瓶中，将聚 己二酸丁二醇酯(分子量M = 2000) 100克进行真空脱水后，加入1，4_ 丁二醇4. 5克、甲苯 二异氰酸酯38. 6克，催化剂二月桂酸二丁基锡0. 14克，在80°C反应3小时，测定NCO含量 小于6. 9%时，降温60°C，加入二羟甲基丙酸9. 4克，丙酮50克，于70°C反应3小时，到所定 的NCO时得到预聚体A。(2)制备预聚体B 在500ml装有温度计、回流冷凝管、搅拌器的三口烧瓶中，将聚 醚多元醇PPG(分子量M = 2000) 100克进行真空脱水后，加入1，4_ 丁二醇4. 5克、甲苯二 异氰酸酯38. 6克，催化剂二月桂酸二丁基锡0. 15本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种有机硅改性水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，包括以下工艺步骤： （１）预聚反应：将低聚物多元醇、多元异氰酸酯、酸性二羟基化合物和小分子扩链剂在通Ｎ２的保护下加入反应釜中，控制温度； （２）扩链：继续在反应釜中投入２，２－双羟甲基丙酸、丙酮进行扩链封端反应，制得聚氨酯预聚体； （３）有机硅改性预聚体：将步骤（２）所述的聚氨酯预聚体加入到溶剂中，在Ｎ２保护下加入７％～１０％聚硅氧烷低聚物和扩链剂，保温反应，制得有机硅改性聚氨酯预聚体； （４）中和反应：在步骤（３）所述的有机硅改性聚氨酯预聚体加入中和剂进行中和，得有机硅改性聚氨酯预聚体乳液； （５）水分散：将去离子水滴入步骤（４）所述的有机硅改性聚氨酯预聚体乳液中进行乳化，然后加入扩链剂，强烈搅拌，扩链，反应完抽真空去溶剂，得到有机硅改性水性聚氨酯。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王瑞宏，张衡明，
申请(专利权)人：东莞市宏达聚氨酯有限公司，
类型：发明
国别省市：44
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