水性聚氨酯/聚乙烯基硅氧烷乳液有机/无机杂化膜制法

摘要

本发明公开了一种水性聚氨酯/聚乙烯基硅氧烷复合乳液及其有机/无机杂化膜的制备方法，特征是先制备出水性聚氨酯分散体，将其作为乙烯基硅烷单体乳液聚合的大分子乳化剂，形成以聚乙烯基硅氧烷为核水性聚氨酯分子为壳的稳定的核壳型复合乳液；再在室温条件下，通过控制成膜工艺条件使聚乙烯基硅氧烷在水分缓慢挥发的情况下发生水解缩合生成无机网状结构并与水性聚氨酯分子链互相穿插形成性能稳定的有机/无机杂化膜。采用本发明方法可使乙烯基硅烷含量在0-50wt%范围可控，所制得的有机/无机杂化膜相比未经杂化改性的一般水性聚氨酯涂膜在耐磨性与耐溶剂性等方面都得到明显改善。

主权项

一种水性聚氨酯/聚乙烯基硅氧烷复合乳液有机/无机杂化膜的制备方法，先以水性聚氨酯中非挥发性组分的质量为基准，将35‑65%的大分子二元醇在100‑120℃脱水0.5‑1.5小时，加入13‑45%的二异氰酸酯，在80‑100℃反应2‑4小时，然后加入3‑8%的亲水扩链剂二羟甲基丙酸、3‑10%的二元醇扩链剂和0.05‑0.08%的二月桂酸二丁基锡，在60‑80℃反应2‑4小时后降温至0‑30℃，将反应产物转入高速剪切分散机，在1000‑4000转/分条件下加入3.5‑6%的三乙胺反应1‑3分钟，再加入230‑400%的水和0‑8.5%的二元胺扩链剂，搅拌5‑10分钟后得到水性聚氨酯分散体；其特征在于：再以上述制备的水性聚氨酯作为大分子乳化剂，加入按乙烯基硅烷质量0.5‑2%的油溶性引发剂，于80‑90℃恒温条件下以3‑5滴/分钟速率缓慢滴加乙烯基硅烷单体，用三乙胺调节体系的pH值为6‑8，在乙烯基硅烷单体滴加完毕后继续反应1‑3小时，待体系降至室温时即得到水性聚氨酯/聚乙烯基硅氧烷的核壳型复合乳液；再以复合乳液中不挥发组分的质量为基准，先考察硅烷含量再考察成膜厚度，然后按以下四个条件之一进行成膜：当乙烯基硅烷含量小于等于15wt%时，直接将上述得到的水性聚氨酯/聚乙烯基硅氧烷的核壳型复合乳液置于模板中在室温条件下进行自然干燥；或，当乙烯基硅烷含量在15‑35wt%之间且成膜厚度小于1000μm时，增大前期合成过程中水性聚氨酯中大分子二元醇含量至40%以上，然后将所述乳液置于模板中在室温条件下进行自然干燥；或，当乙烯基硅烷含量在15‑35wt%之间但成膜厚度大于1000μm时，则增大前期合成过程中水性聚氨酯中大分子二元醇含量至50%以上，然后将所述乳液置于模板中在室温条件下进行自然干燥；或，当乙烯基硅烷含量大于35wt%且成膜厚度小于2500μm时，则增大前期合成过程中水性聚氨酯中的大分子二元醇含量至60%以上，然后将所述乳液置于模板中在室温条件下进行自然干燥；最终得到均匀平整的有机/无机杂化膜。