本发明专利技术公开了一种有机硅接枝改性聚酯型聚氨酯预聚体及制备与应用。10～75重量份二异氰酸酯与3～25重量份单端羟基聚硅氧烷和0.1～0.5重量份有机金属催化剂，在90℃～100℃下搅拌反应后再加入100重量份聚酯多元醇，并在60℃～90℃下搅拌反应，制得有机硅接枝改性聚酯型聚氨酯预聚体。接枝改性后的预聚体可与二异氰酸酯或多异氰酸酯和聚酯多元醇合成的聚氨酯预聚体互配混合，加入扩链剂可制得聚氨酯弹性体。所制得的聚氨酯弹性体的表面性能得到了很大的改善，耐水性和耐热性有了明显提高。本发明专利技术原料价廉易得，合成步骤简单；反应速度适中，操作条件易于控制，适宜工业化生产；无环境污染，符合“绿色材料”的发展方向。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种有机硅接枝改性聚酯型聚氨酯预聚体及制备与应用。10～75重量份二异氰酸酯与3～25重量份单端羟基聚硅氧烷和0.1～0.5重量份有机金属催化剂，在90℃～100℃下搅拌反应后再加入100重量份聚酯多元醇，并在60℃～90℃下搅拌反应，制得有机硅接枝改性聚酯型聚氨酯预聚体。接枝改性后的预聚体可与二异氰酸酯或多异氰酸酯和聚酯多元醇合成的聚氨酯预聚体互配混合，加入扩链剂可制得聚氨酯弹性体。所制得的聚氨酯弹性体的表面性能得到了很大的改善，耐水性和耐热性有了明显提高。本专利技术原料价廉易得，合成步骤简单；反应速度适中，操作条件易于控制，适宜工业化生产；无环境污染，符合“绿色材料”的发展方向。【专利说明】一种有机硅接枝改性聚酯型聚氨酯预聚体及制备与应用
本专利技术属于化学化工领域，涉及聚氨酯预聚体的合成，具体是指一种有机硅接枝改性聚酯型聚氨酯预聚体及制备与应用。
技术介绍
聚氨酯(PU)全称为聚氨基甲酸酯，是主链上含有重复的氨基甲酸酯基(-NHC00-)的高分子材料的总称，可分为聚酯型和聚醚型两类。其中，聚酯型聚氨酯由聚酯多元醇与多异氰酸酯反应制得，具有优异的机械性能，优良的耐磨性能、耐疲劳性、耐油、耐化学腐蚀性等。但是，该材料不耐高低温、易燃、耐水性不好，表面性能及介电性能差，因而限制了其应用范围。有机硅是分子结构中含有硅元素的有机高分子化合物，主链是一条由硅原子和氧原子交替组成的稳定骨架(S1-O-Si)，侧链上连接着有机基团，具有良好的耐热性、耐候性、耐水性、电绝缘性、低表面能和生物相容性等。其不足之处在于机械性能差、附着力低、耐溶剂性能差等。为综合聚氨酯和有机硅的优点，克服单一高分子材料性能缺陷，可用有机硅改性聚氨酯，从而在基本保持聚氨酯机械性能的前提下提高其热稳定性、疏水性、表面性能及介电性能等。改性方法可分为:嵌段共聚改性法、接枝共聚改性法、互穿网络聚合改性法等。其中，接枝共聚改性法是一种能有效改善聚氨酯性能的方法。现有技术中常选用侧链含有多氨基官能团的氨基聚硅氧烷接枝改性聚氨酯，通过侧链上相隔若干个碳原子的两个氨基分别与异氰酸酯基(-NC0)结合，从而使硅氧烷链悬挂在聚氨酯的主链上。此反应存在反应速度过快，不易控制的缺点。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种有机硅接枝改性聚酯型聚氨酯预聚体。`本专利技术的另一个目的在于提供上述有机硅接枝改性聚酯型聚氨酯预聚体的制备方法。本专利技术的再一个目的在于提供上述有机硅接枝改性聚酯型聚氨酯预聚体在聚氨酯弹性体制备中的应用。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现:一种有机硅接枝改性聚酯型聚氨酯预聚体，其特征在于:其结构式为:,所述单端羟基聚硅氧烷，其制备方法为:先用0.5~3份氯硅烷与100份双端羟基聚硅氧烷的甲苯溶液混合搅拌20~60分钟，反应温度控制范围为-10°C~10°C ;再在50°C~80°C下旋转蒸发除去甲苯和水；然后在100°C~130°C真空干燥至少2小时以除水，得单端羟基聚硅氧烷。所述氣硅烷选自二烷基一氣硅烷、二烷基二氣硅烷、一烷基氣二氣硅烷、二烷基氣一氯硅烷。其中优选的氯硅烷为三甲基一氯硅烷。所述双端羟基聚硅氧烷选自分子量为500~100000的羟烃基封端聚硅氧烷或硅羟基封端聚硅氧烷。所述有机金属催化剂选自有机锡催化剂、有机锌催化剂，其中优选的催化剂为二丁基锡二月桂酸酯。上述有机硅接枝改性聚酯型聚氨酯预聚体在聚氨酯弹性体制备中的应用，具体方法如下:有机硅接枝改性聚酯型聚氨酯预聚体与含两个或两个以上异氰酸酯基(-NC0)的二异氰酸酯或多异氰酸酯和含两个或两个以上端羟基的聚酯多元醇合成的聚酯型聚氨酯预聚体互配混合，加入扩链剂制得弹性体；其中，所述二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷-4，4’ - 二异氰酸酯(MDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(iroi)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、对苯二异氰酸酯(PPDI)、亚苯二甲基二异氰酸酯《01)、1，4-环己烷二异氰酸酯(0101)或萘-1，5-二异氰酸酯(NDI)。其中优选的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI)或二苯基甲烷-4，4’-二异氰酸酯(MDI);所述多异氰酸酯优选多苯基甲烷多异氰酸酯(PAPI);所述聚酯多元醇选自平均官能度等于或大于2且平均分子量为400~6000的己二酸系聚酯多元醇、庚二酸系聚酯多元醇、辛二酸系聚酯多元醇、戊二酸系聚酯多元醇、癸二酸系聚酯多元醇、乙二酸系聚酯多元醇、丁二酸系聚酯多元醇、聚`己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、顺酐聚酯多元醇、苯酐聚酯多元醇、对苯聚酯多元醇、无规共聚酯多元醇。其中，优选的聚酯多元醇为己二酸系聚酯多元醇或聚己内酯多元醇。所述扩链剂选自多元醇类扩链剂和二元胺类扩链剂。其中，多元醇类扩链剂选自1，4-丁二醇、乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇、丙三醇或三羟甲基丙烷，优选1，4-丁二醇；二胺类扩链剂选自77~80wt%2，4- 二甲硫基甲苯二胺和17~20wt%2，6- 二甲硫基甲苯二胺的混合物(DMTDA，Ethacure300) ,3, 3 ; - 二氯-4，4 ' - 二氨基二苯基甲烷(MOCA)或二乙基甲苯二胺(DETDA, EthacurelOO)，优选77~80wt%2, 4- 二甲硫基甲苯二胺和17~20wt%2, 6- 二甲硫基甲苯二胺的混合物(DMTDA, Ethacure300)。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点:(I)本专利技术制备的有机硅接枝改性聚酯型聚氨酯预聚体可与其他聚酯型聚氨酯预聚体互配混合，加入扩链剂可制得聚氨酯弹性体。所制得的聚氨酯弹性体的表面性能得到了很大的改善，耐水性和耐热性有了明显提高。较之未进行有机硅改性的相应聚氨酯弹性体，其水接触角提高18度以上；10%热失重温度提高10°C以上，50%热失重温度提高20°C以上。(2)本专利技术制备单端羟基聚硅氧烷的原料价廉易得，合成步骤简单；制备有机硅接枝改性聚酯型聚氨酯预聚体的反应速度适中，操作条件易于控制，适宜工业化生产。(3)本专利技术采用无溶剂法制备单端羟基聚硅氧烷接枝改性聚氨酯弹性体，无环境污染，符合“绿色材料”的发展方向。【具体实施方式】下面结合实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此:实施例1本专利技术的有机硅接枝改性聚酯型聚氨酯预聚体的制备方法，包含以下步骤:(I)单端羟基聚二甲基硅氧烷的制备在装有机械电动搅拌器、温度计的500ml三口瓶中，加入200g平均分子量为15000的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷，100ml甲苯，混合搅拌20分钟，用冰水控制反应温度在-5°C~5°C范围内，在搅拌的条件下通过滴液漏斗逐滴加入含1.5g三甲基一氯硅烷的甲苯溶液。反应完毕后，加入1.5 g三乙胺中和产生的氯化氢，用蒸馏水洗至溶液呈中性，随后70°C旋转蒸发除去甲苯和水，将产物110°C真空干燥3小时以除水，得单端羟基聚二甲基硅氧烷。(2)有机硅接枝改性聚酯型聚氨酯预聚体(PUl)的制备在装有机械电动搅拌器、温度计、氮气导管的250ml三口瓶中，加入16.2g甲苯二异氰酸酯(TDI)、6g上述单端羟基聚二甲基硅氧烷和0.1g 二丁基锡二月桂酸酯，在90°C~95°C下混合搅拌6小时，随后降至室温，再加本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种有机硅接枝改性聚酯型聚氨酯预聚体，其特征在于：其结构式为：其中，R1为中的一种；R2为聚酯多元醇主链；R3为[(CH3)2SiO]ｍ或中的一种，其中R＇为亚烃基，R““为烃基或芳烃基，m=6～1300，n=4～1280；R4为烷基或H；R5、R6为烷基。FDA0000369293480000011.jpg,FDA0000369293480000012.jpg,FDA0000369293480000013.jpg,FDA0000369293480000014.jpg
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟区，夏侯国论，
申请(专利权)人：中科院广州化学有限公司，
类型：发明
国别省市：
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