本发明专利技术涉及一种聚硅氧烷改性聚氨酯-环氧树脂聚合物材料及其制备方法和用途。将聚醚、双酚A型环氧树脂和端羟基聚硅氧烷原料干燥，至水分质量百分比均为0.01％以下；将聚醚、双酚A型环氧树脂和二异氰酸酯加入反应釜生成聚氨酯-环氧树脂聚合物体系；聚氨酯-环氧树脂聚合物体系中加入端羟基聚硅氧烷反应生成聚硅氧烷-聚氨酯-环氧树脂预聚物体系；在反应结束前加入固化剂和催化剂，搅拌均匀后倒入模具固化成型。本产品既有聚氨酯-环氧树脂性能互补的优点又有聚硅氧烷疏水性的特点，用聚硅氧烷改性聚氨酯-环氧树脂聚合物体系制备材料的综合性能得到提高，主要可应用于高阻尼材料、防水电子封装材料、医用材料以及长期储存材料等。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及聚硅氧烷改性聚氨酯-环氧树脂聚合物及其制备方法和用途。
技术介绍
随着高分子材料不断推广和应用，对高分子材料的综合性能的要求进一步提高。 比如在汽车工业、风扇离合器、电子工业等领域中应用的阻尼材料、疏水性电子封装材料以及医用高分子材料和耐低温材料，要求材料表面能较低，表面疏水性较强，耐候性好，现有的高分子材料不能完全满足要求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是为解决现有的高分子材料表面能、表面疏水性、及耐候性方面的性能不能完全满足汽车工业、风扇离合器、电子工业等领域中应用的阻尼材料、 疏水性电子封装材料以及医用高分子材料和耐低温材料的要求，本专利技术提供一种聚硅氧烷改性聚氨酯-环氧树脂聚合物及其制备方法。用端羟基聚硅氧烷能改善聚氨酯-环氧树脂聚合物材料的表面疏水性；并且改性后的该材料具有较低的表面张力和表面能，能在汽车工业、低温材料、医用材料等方面进行应用，且对环境污染小。本专利技术解决上述技术问题采用的技术方案是提供一种聚硅氧烷改性聚氨酯-环氧树脂聚合物体系的制备方法，含有下列步骤①将亲水性二官能度或三官能度聚醚、双酚A型环氧树脂和端羟基聚硅氧烷原料干燥，至水分质量百分比均为0. 01 %以下；②将干燥的亲水性二官能度或三官能度聚醚、双酚A型环氧树脂和二异氰酸酯加入反应釜生成聚氨酯-环氧树脂聚合物体系；③聚氨酯-环氧树脂聚合物体系中加入端羟基聚硅氧烷反应生成聚硅氧烷-聚氨酯-环氧树脂预聚物体系；④在③反应结束前加入固化剂和催化剂，搅拌均勻后倒入模具固化成型。其中聚醚、双酚A型环氧树脂、端羟基聚硅氧烷中都含有羟基，二异氰酸酯中含有异氰酸酯基，羟基均与异氰酸酯基反应；步骤②中聚醚、双酚A型环氧树脂上的羟基均与异氰酸酯基反应，从而把环氧树脂和聚氨酯连接起来，形成性能互补的聚氨酯-环氧树脂聚合物体系；步骤③中，端羟基聚硅氧烷继续与异氰酸酯基反应从而生成聚硅氧烷改性聚氨酯-环氧树脂聚合物。聚硅氧烷可以提高聚合物的耐候性和疏水性等。按照上述方案研究出一种工艺过程和工艺条件①将亲水性二官能度或三官能度聚醚、双酚A型环氧树脂和端羟基聚硅氧烷原料干燥，至水分质量百分比均为0. 01 %以下；②将干燥的亲水性二官能度或三官能度聚醚、双酚A型环氧树脂和二异氰酸酯加入反应釜，60-80°C条件下反应3 6小时生成聚氨酯-环氧树脂聚合物体系，双酚A环氧树脂占聚氨酯-环氧树脂聚合物体系质量百分含量的5% -50% ；③加入端羟基聚硅氧烷，80 100°C条件下反应1 3小时，制得聚硅氧烷-聚氨酯-环氧树脂预聚物体系；其中二异氰酸酯所含异氰酸酯基与聚醚、环氧树脂、聚硅氧烷中所含羟基总数的摩尔比为1.2 2. 5/1 ；所述的端羟基聚硅氧烷占聚硅氧烷-聚氨酯-环氧树脂预聚物质量百分含量的5% 40% ；④聚硅氧烷-聚氨酯-环氧树脂预聚物体系反应结束前加入催化剂和固化剂，搅拌均勻，固化成型。双酚A型环氧树脂还可以发生开环固化反应，两相间会产生更为复杂的交联立体网络结构。所述的聚醚为聚醚N330、聚醚2000。所述的二异氰酸酯为二苯基甲烷-4，4’ - 二异氰酸酯、甲苯-2，4_ 二异氰酸酯。所述的端羟基聚硅氧烷，分子量M在1000-100000。所述的环氧树脂是双酚A型环氧树脂E-44或E-51。所述的催化剂为二月桂酸二异丁锡、辛酸亚锡，质量是聚硅氧烷-聚氨酯-环氧树脂预聚物体系的0.01% 2%。所述的固化剂为二乙醇胺、乙醇胺或它们的混合物，质量是聚硅氧烷-聚氨酯-环氧树脂预聚物体系质量百分比的0. 2% 5%。固化剂太少时，固化成型慢；而太多则凝胶过快，不能成型，造成加工操作困难。所述催化剂、固化剂所用的溶剂是乙酸乙酯、2-丁酮或它们的混合物，其加入质量是催化剂、固化剂质量的5% 20%。本专利技术的有益效果是将高分子材料复合化是提高其综合性能的有效方法之一。 由聚氨酯和环氧树脂两种聚合物通过分子链相互缠绕、化学交联在一起可形成综合性能优异的复合体系。此种材料已获得了一定的应用。为了使聚氨酯和环氧树脂聚合物具有更好的相容性并使一些性能得到提高，采用端羟基聚硅氧烷对聚氨酯/环氧树脂聚合物体系进行改性；聚硅氧烷的主链是由-Si-O-键构成，硅原子中至少有一个化学键直接与其他各种有机基团的碳原子相连。因此，在聚硅氧烷的结构中既含有机结构也含无机结构。这种特殊的组成和分子结构使其汇集了有机物和无机物功能为一体。由于硅氧键的解离能高， 使得聚硅氧烷具有突出的耐热性能，而分子间作用力小及分子的高柔顺态又使得其有较低的表面张力、较强疏水性、较小的介电常数和较低的玻璃化转变温度，这些性能为其他高分子材料所不及。正是由于这些特性，可提高聚氨酯/环氧树脂聚合物的综合性能。用聚硅氧烷改性后的聚氨酯/环氧树脂聚合物体系制备的材料具有耐高低温、耐候、极低的玻璃化转变温度、非常低的表面张力和表面能、突出的表面疏水性、透气性、防潮、良好的成膜性、电器绝缘、耐臭氧、难燃、化学稳定性等优异性能。改性聚氨酯/环氧树脂聚合物体系制备的材料可在汽车工业、风扇离合器、电子工业等领域中应用。利用聚硅氧烷改性聚氨酯/环氧树脂聚合物体系制备的材料将提高电子产品的安全性、可靠性以及延长使用寿命。本专利技术的聚硅氧烷-聚醚型聚氨酯-环氧树脂聚合物-的水接触角可超过 90°。本专利技术通过强迫互容法进行聚合反应，将端羟基聚硅氧烷接入聚氨酯-环氧树脂聚合物体系中，由于硅氧烷链有向材料表面迁移趋势，因此本专利技术所制备的材料表面能较低，表面疏水性较强，耐候性好，更有利于制备防水电子材料、医用储存材料等。附图说明图1 聚氨酯/环氧树脂质量比为90/10，不同含量聚硅氧烷改性聚合物体系后样品的红外谱图；图中1、2、3、4中聚硅氧烷/聚硅氧烷-聚氨酯-环氧树脂质量比为分别为5/95、 20/80,30/70,40/60 ο图2 不同含量聚硅氧烷的试样损耗因子一温度的动态力学谱图；图中Δ、□分别表示聚硅氧烷/聚硅氧烷-聚氨酯-环氧树脂质量比为30/70、10/90。具体实施例方式实施例1原料干燥至水分含量0. 01 %以下，将分子量为4800的聚醚N330、甲苯_2，4_ 二异氰酸酯(TDI)加入三口烧瓶中，加入双酚A型环氧树脂E-44搅拌均勻，将温度升至80°C反应3小时后加入10. 64克分子量为50000的液态线性端羟基聚硅氧烷，再升温至100°C反应1小时，得到聚硅氧烷-聚氨酯-环氧树脂预聚物；降温至40°C后加入0. 01 %二月桂酸二丁基锡和0. 2%乙醇胺的乙酸乙酯溶液，搅拌均勻后，迅速将变粘稠的聚合物倒入准备好的模具中，室温固化M小时后脱模取出。投料时双酚A型环氧树脂占聚氨酯-环氧树脂聚合物体系质量百分含量的5% ；端羟基聚硅氧烷占聚硅氧烷-聚氨酯-环氧树脂预聚物质量百分含量的5%;聚合物体系中异氰酸酯基和羟基总摩尔比为1. 2 2. 5/1。其中由于聚醚N330有三个羟基，可以在三维空间中伸展到不同的方向，其与TDI中的异氰酸酯基发生聚合反应后会形成网状结构。实施例2原料干燥至水分含量0.01%以下，将分子量为2000的聚醚2000、二苯基甲烷-4， 4，_二异氰酸酯(MDI)加入三口烧瓶中，加入双酚A型环氧树脂E-51搅拌均勻，升温至60°C 反应6小时后加入15. 本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张洪文，朱静，姜彦，俞强，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：
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