反应型有机硅改性水性聚氨酯的制备方法

摘要

本发明公开了一种反应型有机硅改性水性聚氨酯的制备方法。它首先选用侧基含有酮羰基的双羟烃基封端的聚硅氧烷与多异氰酸酯进行反应，将反应型有机硅引入到聚氨酯结构中；然后，采用丙酮法将反应型有机硅改性的聚氨酯预聚体通过自乳化分散到水中。分散结束后，根据反应体系中含酮羰基的物质的量，按酮羰基与双酰肼摩尔比2∶1将双酰肼溶入，搅拌均匀后得到反应型有机硅改性聚氨酯水分散体。合成的聚氨酯分散体储存稳定，在干燥成膜过程中通过聚氨酯分散体中的酮羰基与酰肼在室温下发生反应形成交联结构。与传统水性聚氨酯相比，该反应型有机硅改性水性聚氨酯能够大大提高涂膜的物理和化学性能。

主权项

1.一种反应型有机硅改性水性聚氨酯的制备方法，其特征是，以反应型有机硅、多异氰酸酯、聚合物多元醇、亲水扩链剂、一般扩链剂、有机胺类中和剂、分散扩链剂为原料，通过预聚反应、成盐反应和分散扩链反应，得到有机硅改性聚氨酯分散体；然后根据反应体系中酮羰基的物质的量，按酮羰基与双酰肼摩尔比2：1将双酰肼溶入，搅拌均匀后得到产物；所述预聚反应为：反应容器中加入多异氰酸酯和反应型有机硅，升温至50～80℃后反应30～60min；然后加入聚合物多元醇，同样温度下继续反应30～60min；将亲水扩链剂加入到反应体系中，在50～80℃下反应30～60min后；然后加入一般扩链剂50～80℃下反应40～60min后分析预聚物中异氰酸基含量，当异氰酸基含量达到理论值，终止反应，得到主链含醚基、氨酯基和聚硅氧烷链段,侧链含酮羰基的多元嵌段预聚物；其中，预聚物中异氰酸基含量=（多异氰酸酯物质的量-羟基化合物总物质的量）*2*异氰酸基分子量/总固体质量；所述成盐反应为：将预聚物降至室温，加入丙酮降低粘度，室温下搅拌直至预聚物溶解，得到均相溶液，再加入有机胺类中和剂中和分子链中的羧酸基；所述分散扩链反应为：将上述产物强力分散于分散扩链剂的去离子水中使其乳化扩链；乳化扩链结束后，于50℃除去丙酮；其中，所述原料多异氰酸酯中异氰酸酯基与原料反应型有机硅、聚合物多元醇、亲水扩链剂和一般扩链剂中的羟基总和的摩尔比为：1.5：1～1：1，所述亲水扩链剂与有机胺类中和剂的摩尔比为：1：1，所述产物的固含量范围为：20%～40%，所述反应型有机硅含量范围为：3%～11%，所述聚合物多元醇含量范围为：46%～54%，所述亲水基团羧酸基含量范围为：1%～4%，所述预聚物中异氰酸基含量理论值为0.1%-5%；所述分散扩链剂与预聚反应结束时预聚物中异氰酸基的摩尔比为0.33～0.4；所述反应型有机硅、聚合物多元醇和亲水基团羧酸基的含量分别为反应型有机硅、聚合物多元醇和亲水基团羧酸基的质量占总固体质量的百分比；所述总固体质量为反应型有机硅、多异氰酸酯、聚合物多元醇、亲水扩链剂、一般扩链剂和有机胺类中和剂的总质量；所述反应型有机硅的结构式为：其中R₁为下述结构中的任意一种：A₁)CH₂CH₂CH₂OH A₂)CH₂CH₂CH₂CH₂OH A₃)CH₂CH₂CH₂CH₂CH₂OHA₄)CH₂CH₂CH₂CH₂CH₂CH₂OH A₅)CH₂CH₂CH₂OCH₂CH(OH)CH₂OCH₃R₂为下述结构中的任意一种：n代表1-14的整数，m代表1-36的整数；所述亲水扩链剂是二羟甲基丙酸和二羟甲基丁酸的任意一种；所述一般扩链剂是乙二醇、丙二醇、丁二醇、二乙二醇、三乙二醇、乙二胺、丙二胺、丁二胺和己二胺中的任意一种；所述分散扩链剂是二乙烯三胺、二乙醇胺、三乙醇胺、丝氨醇和丙三醇中的任意一种。