含硅含硼水性聚氨酯及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及化學技術領域，具體設及一種含娃含棚水性聚氨醋及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 目前，水性聚氨醋已被廣泛應用于涂料、膠粘劑W及皮革等產品的加工中，但是現 今常用的水性聚氨醋含有親水基團，其膜不具有疏水性，另外，水性聚氨醋的膜容易燃燒， 不僅阻燃性能差，而且燃燒時還常常伴有較多的煙霧產生，該些缺陷無疑限制了水性聚氨 醋的實際應用。
[0003] 眾所周知，含娃化合物具有優異的疏水性能，比如，中國期刊《有機娃材料》的2012 年第26卷第1期中的《哲己基封端聚二甲基硅氧烷改性水性聚氨醋的合成》一文中指出 陰離子型有機娃改性的水性聚氨醋可W有效提高材料的疏水性；中國期刊《印染助劑》的 2015年第32卷第1期中的《哲丙基封端聚硅氧烷改性水性聚氨醋的制備及其性能研究》一 文中指出哲丙基封端聚硅氧烷改性水性聚氨醋乳液可W提高材料的疏水性。通過該些資料 信息使得研究人員不難得知，理論上將含娃化合物引入到水性聚氨醋鏈段中可W提高水性 聚氨醋的膠膜的疏水性，但是如何可靠地引入含娃化合物，該還是一技術難題。另外，棚是 一種具有阻燃、抑煙功能的元素，將含棚化合物直接添加到水性聚氨醋材料中能夠提高材 料的阻燃抑煙性能，但實際應用時發現該樣會降低水性聚氨醋材料的力學性能。總體上來 說，目前市場上還未見報道有同時具有良好的疏水、阻燃W及抑煙性能的水性聚氨醋。
【發明內容】
[0004] 本發明的首要目的是提供一種同時具有良好的疏水、阻燃W及抑煙性能的含娃含 棚水性聚氨醋。
[0005] 為實現上述目的，本發明采用的技術方案是；1、一種含娃含棚水性聚氨醋，其特征 在于；所述水性聚氨醋的化學結構式如下：
[0006]
[0007] 其中-R-的結構為；-邸2邸2邸2-、-邸2邸2畑邸2邸2邸2-或-邸2邸2畑邸2邸2畑邸2邸2 CH廠；
[0008]-R1- 的 結 構 為；
[0010] 結構式中的n為大于零的任意整數，m為1~30之間的整數。
[0011] 本發明的另外一個目的是提供一種如上所述的含娃含棚水性聚氨醋的制備方法， 包括W下步驟：
[0012]a、按1 ;2. 2~3. 0的摩爾比稱取大分子二元醇與TDI(即甲苯二異氯酸醋）混合， 在馬保護下升溫至70~90°C，反應1~3h，然后先加入DMPA(即2, 2-二哲甲基丙酸）反 應1~化，再加入抓0(即1，4- 了二醇）反應1~化，降溫至60~70°C，接著滴加氨基 封端的硅氧烷反應0. 5~1.化，降溫至30~50°C，得硅氧烷封端的聚氨醋，反應過程中滴 加丙酬調節體系黏度，所述DMPA、抓0、氨基封端的硅氧烷W及TDI的摩爾比分別為0. 2~ 0. 4:0. 1~0. 5:0. 03~0. 23:1，所述的大分子二元醇為聚醋二元醇或聚離二元醇，所述的 丙酬的質量添加量為大分子二元醇質量的50-150% ;
[001引b、將硅氧烷封端的聚氨醋置于1500~2000巧m的轉速條件下，先加入TEA進行 乳化、中和20~30min，再加入棚酸繼續乳化10~20min，減壓蒸饋，得固含量為25~35% 的含娃含棚水性聚氨醋，所述TEA與DMPA的摩爾比為0.8~1:1，棚酸中的棚元素與氨基封 端的硅氧烷中的娃元素的摩爾比為2~3:1。
[0014] 本發明公開的含娃含棚水性聚氨醋是一類新型水性聚氨醋，與現有的水性聚氨醋 相比，其具有W下幾個方面的優點；第一、含娃化合物的表面張力小，且含娃基團有向膠膜 表面富集的傾向，從而使含娃含棚水性聚氨醋材料的疏水性能高于常規的水性聚氨醋材 料；第二、棚是一種阻燃、抑煙功能的元素，含棚化合物燃燒時會烙融形成類似玻璃態的物 質并覆蓋在含娃含棚水性聚氨醋材料的表面，該樣不僅可W避免材料進一步降解產生可燃 性氣體，減少可燃性逸出物的生成，而且可W增加材料的成碳量，從而隔絕空氣中的氧氣， 進而有效地提高材料的阻燃、抑煙性能。與現有技術相比，本發明通過化學法將娃、棚元素 引入到聚氨醋鏈段中，克服了目前水性聚氨醋成膜后不能同時具有疏水、阻燃和抑煙性能 的缺點，另外，現有技術主要是采用在材料中添加阻燃抑煙劑使材料阻燃抑煙性能提高，但 是該樣會造成材料的力學性能下降，與之相比，采用本發明公開的聚合方法制備得到的含 娃含棚水性聚氨醋，其不僅疏水、阻燃抑煙性能好，而且在實際應用中可W有效保證材料的 力學性能。
[0015] 具體的，所述步驟a中的大分子二元醇為聚氧化丙締離二元醇、聚四氨快喃離二 元醇或聚己二酸己二醇醋二醇；所述步驟a中的氨基封端的硅氧烷為3-氨丙基=己氧基娃 燒、N- (2-氨己基）-3-氨丙基二甲氧基硅烷或二己締二胺基丙基二甲氧基硅烷。
[0016] 申請人通過大量的試驗研究驗證發現，作為進一步的優選方案；所述步驟a是按 1:2. 6的摩爾比稱取大分子二元醇與TDI混合，在馬保護下升溫至80°C，反應化，然后先 加入DMPA反應1.化，再加入抓0反應化，降溫至65°C，接著滴加氨基封端的硅氧烷繼續反 應比，降溫至40°C，得硅氧烷封端的聚氨醋，所述DMPA、抓0、氨基封端的硅氧烷W及TDI的 摩爾比為0. 28:0. 23:0. 21:1，采用上述參數條件使得制備得到的含娃含棚水性聚氨醋的疏 水、阻燃及抑煙性能最佳，且實際應用時材料的力學性能好。
[0017] 采用本發明公開的方法制備含娃含棚水性聚氨醋過程中，為了進一步保證制備工 藝，優選方案是在步驟a的整個反應過程向反應物中滴加丙酬W調節體系黏度，丙酬的滴 加質量為大分子二元醇質量的100%~150%。丙酬的加入可W降低步驟a的整個反應過 程中反應物的黏度，進而保證反應原料得W充分混合，使反應完全。進一步的，所述TEA與 DMPA的摩爾比為0. 9:1;所述棚酸中的棚元素與氨基封端的硅氧烷中的娃元素的摩爾比為 2:1。
【具體實施方式】
[0018] W下結合實施例1-4對本發明公開的技術方案作進一步的說明：
[0019] 實施例1 ;含娃含棚水性聚氨醋的制備
[0020] 1)按1:2. 2的摩爾比稱取平均分子量為1000的聚己二酸己二醇醋二醇與TDI并 加入到干燥的四頸圓底燒瓶中，在馬保護下升溫至80°C，反應化，然后先加入DMPA反應 比，再加入抓0進行擴鏈反應化，降溫至60°C，接著滴加3-氨丙基S己氧基硅烷反應0.化， 降溫至40°C，得硅氧烷封端的聚氨醋，反應過程中滴加丙酬調節體系黏度，所述DMPA、抓0、 3-氨丙基S己氧基硅烷W及TDI的摩爾比為0. 23:0. 27:0. 08:1，所述的丙酬的質量添加量 為聚己二酸己二醇醋二醇質量的150%;
[002U 2)將步驟1合成的硅氧烷封端的聚氨醋置于150化pm的轉速條件下，先加入TEA 進行乳化、中和20min，再加入棚酸繼續乳化20min，減壓蒸饋脫溶劑，得固含量為25%的含 娃含棚水性聚氨醋，所述TEA與DMPA的摩爾比為0.8:1，棚酸中的棚元素與氨基封端的娃氧 燒中的娃元素的摩爾比為2:1;
[0022] 3)稱取適量的步驟2制備得到的含娃含棚水性聚氨醋，倒入模具中，然后先在室 溫條件下靜置至表面的膠膜干燥，再放入烘箱中于120°C的條件下烘2h，得試樣1，待測。[002引實施例2;含娃含棚水性聚氨醋的制備
[0024] 1)按1:2.6的摩爾比稱取平均分子量為2000的聚四氨快喃離二元醇與TDI并 加入到干燥的四頸圓底燒瓶中，在馬保護下升溫至90°C，反應比，然后先加入DMPA反應 1. 5h，再加入抓0進行擴鏈反應化，降溫至70°C，接著滴加N-(2-氨己基）-3-氨丙基S甲 氧基硅烷反應1.化，降溫至50°C，得硅氧烷封端的聚氨醋，反應過程中滴加丙酬調節體系 黏度，所述DMPA、