本发明专利技术涉及一种单包装湿气固化组合物。所述组合物包含：占组合物干重的重量百分比为10到99％的至少一种硅烷封端的聚氨酯，和1到90％的至少一种硅烷封端的聚硅氧烷，其中，所述硅烷封端的聚氨酯聚合物的至少一个末端基团具有通式：A-(CH2)m-SiR1n(OR2)3-n，其中A为氨酯或脲连接基团，R1为C1-12烷基、链烯基、烷氧基、氨烷基、芳香族或(甲基)丙烯酸烷氧基，R2是单个被替代的或未被替代的C1-18烷基或C6-C20芳香族基团，m是1到60的整数，和n是一个从0到1的整数；所述硅烷封端的聚硅氧烷可以是带有可水解硅烷基团的聚硅氧烷，或是至少一种有机官能化聚硅氧烷与至少一种有机官能化硅烷的反应产物；所述组合物经湿气固化后，可形成水接触角度大于101°的表面。所述组合物适用于防污涂层，能提供更低的表面能和更好的机械性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种可形成聚氨酯-聚硅氧烷-硅(简写为ro-PDMS-Si)有机-无机杂化网络的单包装湿气固化组分，所得到的材料具有改进的机械强度和极佳的防污性能。这种涂料组合物可以很容易地应用于海洋防污涂料领域。
技术介绍
含有有机硅弹性体的防污涂料已被开发出来用于“自清洁”船舶在水下的部分，这种涂料能够有效的避免海洋生物的附着以及使得附着的海洋生物容易被剥离。由于聚硅氧烷具有许多特殊的性质，如高热稳定性、抗紫外及抗氧化性、低表面能，疏水性以及生物相容性，被广泛用于海洋防污涂料，其中最常用的聚硅氧烷为聚二甲基硅氧烷(PDMS)。然而，由于其低玻璃态转化温度，聚硅氧烷基涂料在室温下的机械性能非常差，比如非常软、容易破损、易被刮擦等，因此也造成了该涂料需要频繁的重涂。 一种能有效改进聚硅氧烷涂料的机械性能的方法，是将聚硅氧烷与其他具有更好机械性能的聚合物例如，环氧树脂或聚氨酯(PU)混合使用。聚硅氧烷和聚氨酯拥有截然不同的物理和机械性能，从而在许多领域有着非常普遍的应用。聚氨酯与聚硅氧烷(PDMS)结合后能够使得所得到的防污涂层在机械性能、弹性、附着力和耐磨性等方面有着显著的提高。然而，由于聚硅氧烷与聚氨酯高度不相容，简单地将两者物理混合容易产生严重的分相。并且，简单地将聚硅氧烷与其他聚合物物理混合也会有耐久性问题。另一方面，若聚硅氧烷与聚氨酯之间充分相容也不利于形成具有微相分离和低表面能的防污涂料表面。如果聚硅氧烷/聚氨酯或聚硅氧烷/环氧树脂之间在形成共价键交互相联以避免宏观相分离的同时，仍然能产生一定的微相分离，这时所得的防污涂层将可同时获得更好的防污或污损自脱落性能以及更好的耐久性。在固化过程中，微相分离可以使得聚硅氧烷迁移到涂层的表面，形成具有特殊结构的表面，从而，即使在低聚硅氧烷浓度下，也能在给涂层带来优秀的防污性能的同时保持卓越的力学性能。美国专利号6，313，335B1中描述了热固性PU-PDMS分散体在防污涂料的应用。所提及的的涂层制备由以下混合物反应制得(A)多元醇；(B)聚异氰酸酯；(C)带有能与聚异氰酸酯反应的官能团的聚有机硅氧烷。最后制得的漆膜具有优异的机械性能和污损脱落的性能。但是PU-PDMS涂料是由单包装的聚多元醇和羟基或氨基的聚有机硅，和另一包装的聚异氰酸酯组成的双包装热固性体系。由于是双包装体系，固化时又需加热，所以导致使用时不便，特别是对于难于加热的大面积的施工。因此，对具有较低成本原材料，使用方便，更好的耐久性和容易固化(如湿气固化)的新型单包装涂料成为市场所需。硅烷封端的聚硅氧烷或聚氨酯树脂在密封胶、胶粘剂或者黏合剂领域已被应用。美国专利号20050119421A1提供了一种用于胶粘剂和密封胶的可交联的聚合物，包含硅烷封端的聚氨酯A，具有末端基团-L-CH2-SiR1a(C)R2) 3_a，其中L是一个二价连接基团，选自-O-C0-ΝΗ-.-Ν (R3) -CO-NH-和-S-CO-NH-。所述聚氨酯A也可以与三甲基硅封端的聚硅氧烷混合，后者作为增塑剂和用来调解体系的流变学性质。此种聚硅氧烷缺乏反应性，造成硅烷封端的聚氨酯A与三甲基硅封端的聚硅氧烷之间没有形成化学键。固化后的聚合物混合显示粘着性，不能用于不沾涂料或防污或污损自脱落涂料领域。在防污涂料领域，涂层表面形态与涂料化学组分一样重要。表面结构可以影响涂层的外观、附着力和生物兼容性。由于表面形态在涂层与海洋生物相互作用中扮演着关键的角色，因此构造合适的涂层表面结构对海洋防污涂料至关重要。专利技术者惊喜地发现了一种新型的单包装海洋防污涂料组合物，这种涂料组合物在湿气存在的条件下可以发生自交联，在室温下形成一个具有有机无机杂化网络的涂层。该涂层具有优异的机械性能以及防污或污损自脱落性能。固化过程中，封端的硅烷发生水解、交联，并在涂层表面产生微相分离。聚硅氧烷迁移到涂层表面，形成低表面能防污涂层所需要的一种独特的表面结构。微相大小可以通过适当地选择不同的硅烷化聚硅氧烷和聚氨酯的类型以及分子量来调节。由于聚硅氧烷表面能较低，因此更容易在表面富集。在此湿气固化的I3U-PDMS涂层体系中，聚硅氧烷相倾向于从I3U相中分离，而两相间Si-O-Si共价键 的存在限制了两相发生进一步的宏观相分离，只准许形成微相分离的结构。两相的相容性在海洋防污涂层表面形态的形成中扮演了一个重要角色。因此，本专利技术的目的在于提供一种新型单包装湿气固化组合物，作为I3U-PDMS-Si基涂层，该涂层具有明确定义的微结构特征，能防止海洋生物附着，即使附着了也能使它们自脱落。
技术实现思路
本专利技术涉及一种单包装湿气固化组合物。所述组合物包含占组合物干重的重量百分比为10到99%的至少一种硅烷封端的聚氨酯，和I到90%的至少一种硅烷封端的聚硅氧烷，其中，所述硅烷封端的聚氨酯聚合物的至少一个末端基团具有通式-a-(ch2)^SiR1n(ORa) 3_n，其中A为氨酯或脲连接基团，R1选自C1J烷基、链烯基、烷氧基、氨烷基、芳香族或(甲基)丙烯酸烷氧基，R2是单取代或未取代的CV18烷基或C6-C2tl芳香族基团，m是I到60的整数，和η是O到I的整数；所述硅烷封端的聚硅氧烷可以是带有可水解硅烷基团的聚硅氧烷，或是至少一种有机官能化聚硅氧烷与至少一种有机官能化硅烷的反应产物；所述组合物经湿气固化后，可形成水接触角度大于101°的表面。具体实施例方式本专利技术提供了一种新型湿气固化组合物，其通过引入硅烷基团到单包装聚氨酯-聚硅氧烷(PU-PDMS)体系，然后水解交联成Si-O-Si链接以形成不同于现有技术中描述的有机-有机杂化网络的有机无机杂化网络。这种网络结构，使涂层具有特定的表面结构以及低表面能和更好的机械性能。所述湿气固化组合物包含至少一种硅烷封端的聚氨酯。本文中，术语“聚氨酯”指的是经氨酯基团或脲基团连接聚合物单元的树脂。硅烷封端的聚氨酯可通过至少一种异氰酸酯官能化硅烷与一种或多种多元醇反应得到，或者至少一种具有反应活性官能团的硅烷与异氰酸酯或羟基官能化的预聚物反应得到，所述预聚物的官能团选自聚氨酯、聚脲、聚醚、聚酯、聚(甲基)丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、多胺或聚酰胺、聚乙烯酯类、苯乙烯或丁邻二烯共聚物、聚烯烃、聚硅氧烷、聚硅氧烷-聚氨酯/聚脲共聚物。优选地，所述硅烷封端聚氨酯的数均分子量为500到100，000，更优选为800到50，OOO0本文中提到的“多元醇”是指带有至少一个羟基的聚合物，例如，天然油多元醇(Nature oil polyol,简称NOP)、聚醚多元醇、丙烯酸类多元醇和聚酯多元醇基聚合物。适当的多元醇的例子包括聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚碳酸酯多元醇、丙烯酸类多元醇、聚丁二烯多元醇和聚硅氧烷多元醇。优选地，多元醇可选自天然油多元醇、合成丙烯酸类多元醇及其组合。适用于本专利技术的多元醇包括石油基聚醚、聚酯多元醇和天然来源的多元醇。由于NOP具有良好的疏水性及化学稳定性，尤其适用于制备本专利技术的组合物。所以，在一优选的具体实施方式中，本专利技术的娃烧封端聚氨酯来自于包含至少一·种每分子带有至少一个羟基的天然油衍生的多元醇，其为下列反应物的反应产物(a)至少一种聚醚多元醇或脂肪酸衍生的多元醇，其由至少一种引发剂和一种含有至少45重量％的单不饱和脂本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种单包装湿气固化组合物，其特征在于，包含占组合物干重的重量百分比为10到99％的至少一种硅烷封端聚氨酯聚合物，和1到90％的至少一种硅烷封端聚硅氧烷聚合物；所述组合物经湿气固化后，形成水接触角度大于101°的表面。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈红宇，黄炎，李艳香，约翰·罗珀三世，克里斯托弗·特克，杰拉尔德·范德赞德，张瑜，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限公司，罗门哈斯公司，
类型：发明
国别省市：
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