一種有機硅/丙烯酸酯改性聚氨酯的制備方法
【專利摘要】本發明提供了一種有機硅/丙烯酸酯改性聚氨酯的制備方法，包括如下操作步驟：步驟一：將多元醇、二異氰酸酯、二羥基羧酸和擴鏈劑在氮氣下放入反應釜；步驟二：將步驟一中得到的聚氨酯預聚體降溫到45℃以下，加入有機胺、硅烷偶聯劑、去離子水和二元胺；步驟三：將水相和油相依次加入到步驟二中的有機硅改性聚氨酯中。通過有機硅、丙烯酸酯依次改性聚氨酯，有機硅改性聚氨酯增加了聚氨酯的柔軟性和耐水性，丙烯酸酯改性聚氨酯增強了聚氨酯的力學性能，從而得到具有耐水性、高強力和高穩定性的改性聚氨酯。
【專利說明】
一種有機硅/丙烯酸酯改性聚氨酯的制備方法
技術領域
[0001] 本發明涉及高分子技術領域，尤其涉及一種有機硅/丙烯酸酯改性聚氨酯的制備 方法。
【背景技術】
[0002] 隨著人們環保意識的增強，材料安全問題得到重視。聚氨酯具有不燃、氣味小、無 毒、無污染、節能、操作方便等優點，已廣泛用做皮革涂飾劑、紡織助劑、造紙工業助劑、涂料 和粘合劑等，其產品成功應用于輕紡、皮革、木材加工、建筑、造紙等行業。尤其在復合材料 領域，可通過聚氨酯與功能材料例如發光材料、抗紫外線材料等混合后噴涂到織物上，從而 獲得功能織物。
[0003] 但是，水性聚氨酯采用水作為溶劑，在存儲或者運輸過程中的穩定性較差，易出現 分層現象，粘結性較差。而且，當水性聚氨酯與基材結合后，由于介質水的表面張力太大，聚 氨酯在基材表面成膜后的耐水性較差易吸水，成膜牢度較低易與基材相分離，而且噴涂后 的產品手感較硬。
[0004] 有鑒于此，有必要對現有技術中的聚氨酯予以改進，以解決上述問題。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于公開一種有機硅/丙烯酸酯改性聚氨酯的制備方法，用以提供 一種制備具有耐水性、尚強力和尚穩定性的改性聚氣酯的方法。
[0006] 為實現上述目的，本發明提供了一種有機硅/丙烯酸酯改性聚氨酯的制備方法，包 括如下操作步驟：
[0007] 步驟一：將多元醇、二異氰酸酯、二羥基羧酸和擴鏈劑在氮氣條件下放入反應釜 中，反應溫度為70°C~90°C，反應時間為2~4h;繼續在反應釜中放入2，2-雙羥甲基丙酸、丙 酮進行擴鏈封端反應，反應溫度為50°C~80°C，反應時間為2.5~4.5h，制得聚氨酯預聚體；
[0008] 步驟二:將步驟一中得到的聚氨酯預聚體降溫到45°C以下，在攪拌狀態下加入有 機胺中和成鹽，再依次加入硅烷偶聯劑、去離子水和二元胺，攪拌反應25~45min，制得有機 硅改性聚氨酯；
[0009] 步驟三:將十二烷基硫酸鈉溶于去離子水中作為水相，將偶氮二異丁腈溶于丙烯 酸酯類單體中作為油相，將水相和油相依次加入到步驟二中的有機硅改性聚氨酯中，攪拌， 然后在氮氣條件下升溫至70°C~90°C，反應5~6h，得到有機硅/丙烯酸酯改性聚氨酯。
[0010] 所述步驟一中的多元醇的重量份數為30~60份、二異氰酸酯的重量份數為5~10 份、二羥基羧酸的重量份數為40~70份和擴鏈劑的重量份數為20~40份，2,2-雙羥甲基丙 酸的重量份數為2~4份、丙酮的重量份數為20~40份；
[0011]所述步驟二中的聚氨酯預聚體的重量份數為30~60份、有機胺的重量份數為40~ 70份、硅烷偶聯劑的重量份數為3~4份、去離子水的重量份數為20~50份和二元胺的重量 份數為25~40份；
[0012] 所述步驟三中的十二烷基硫酸鈉的重量份數為10~20份、去離子水的重量份數為 30~60、偶氮二異丁腈的重量份數為6~8份、丙烯酸酯類單體的重量份數為10~30份、有機 硅改性聚氨酯的重量份數為10~50份；
[0013] 在一些實施方式中，所述步驟一中的多元醇為聚醚多元醇或聚酯多元醇或低聚物 多元醇。
[0014] 在一些實施方式中，所述步驟二中的有機胺選自三乙胺或N，N-二甲基乙醇胺。 [0015] 在一些實施方式中，所述步驟二中的硅烷偶聯劑選自KH550或KH602或KH792。
[0016]在一些實施方式中，所述步驟二中的二元胺選自乙二胺或己二胺或異佛爾酮二 胺。
[0017] 在一些實施方式中，所述步驟一中的多元醇的分子量介于1000到3000之間。
[0018] 在一些實施方式中，所述步驟一中的二羥基羧酸為二羥甲基丙酸或二羥甲基丁 酸。
[0019] 在一些實施方式中，所述步驟一中的擴鏈劑是分子量低于400的低分子量多羥基 化合物。
[0020] 與現有技術相比，本發明的有益效果是:通過有機硅、丙烯酸酯依次改性聚氨酯， 有機硅改性聚氨酯增加了聚氨酯的柔軟性和耐水性，丙烯酸酯改性聚氨酯增強了聚氨酯的 力學性能，從而得到一種具有耐水性、高強力和高穩定性的改性聚氨酯，將改性后的聚氨酯 涂覆在樣品上得到的涂覆產品具有手感柔軟、耐水性強、粘結牢度高、斷裂強力大等特點。
【具體實施方式】
[0021] 下面所示的各實施方式對本發明進行詳細說明，但應當說明的是，這些實施方式 并非對本發明的限制，本領域普通技術人員根據這些實施方式所作的功能、方法、或者結構 上的等效變換或替代，均屬于本發明的保護范圍之內。
[0022] 實施例一:
[0023] -種有機硅/丙烯酸酯改性聚氨酯的制備方法，包括如下操作步驟：
[0024] 步驟一：將多元醇、二異氰酸酯、二羥基羧酸和擴鏈劑在氮氣條件下放入反應釜 中，反應溫度為70°C~90°C，反應時間為2~4h;繼續在反應釜中放入2，2-雙羥甲基丙酸、丙 酮進行擴鏈封端反應，反應溫度為50°C~80°C，反應時間為2.5~4.5h，制得聚氨酯預聚體； [0025]步驟二:將步驟一中得到的聚氨酯預聚體降溫到45°C以下，在攪拌狀態下加入有 機胺中和成鹽，再依次加入硅烷偶聯劑、去離子水和二元胺，攪拌反應25~45min，制得有機 硅改性聚氨酯；
[0026]步驟三:將十二烷基硫酸鈉溶于去離子水中作為水相，將偶氮二異丁腈溶于丙烯 酸酯類單體中作為油相，將水相和油相依次加入到步驟二中的有機硅改性聚氨酯中，攪拌， 然后在氮氣條件下升溫至70°C~90°C，反應5~6h，得到有機硅/丙烯酸酯改性聚氨酯。 [0027]其中，步驟一中的多元醇的重量份數為30份、二異氰酸酯的重量份數為5份、二羥 基羧酸的重量份數為40份和擴鏈劑的重量份數為20份，2，2_雙羥甲基丙酸的重量份數為2 份、丙酮的重量份數為20份。
[0028]步驟二中的聚氨酯預聚體的重量份數為30份、有機胺的重量份數為40份、硅烷偶 聯劑的重量份數為3份、去離子水的重量份數為20份和二元胺的重量份數為25份；
[0029] 步驟三中的十二烷基硫酸鈉的重量份數為10份、去離子水的重量份數為30、偶氮 二異丁腈的重量份數為6份、丙烯酸酯類單體的重量份數為10份、有機硅改性聚氨酯的重量 份數為10份；
[0030] 步驟一中的多元醇為聚醚多元醇，優選為聚氧化丙烯二醇，二羥基羧酸為二羥甲 基丙酸。步驟二中的有機胺為三乙胺，硅烷偶聯劑為KH550，二元胺為乙二胺。步驟一中的多 元醇的分子量介于1000到3000之間，擴鏈劑是分子量低于400的低分子量多羥基化合物，優 選為二羥基酮。步驟三丙烯酸酯類單體為丙烯酸AA。
[0031] 實施例二:
[0032] 本實施例與實施例一的主要區別在于：
[0033]所述步驟一中的多元醇的重量份數為40份、二異氰酸酯的重量份數為6份、二羥基 羧酸的重量份數為50份和擴鏈劑的重量份數為25份，2，2-雙羥甲基丙酸的重量份數為2.5 份、丙酮的重量份數為25份；
[0034]所述步驟二中的聚氨酯預聚體的重量份數為40份、有機胺的重量份數為50份、硅 烷偶聯劑的重量份數為3.5份、去離子水的重量份數為30份和二元胺的重量份數為30份； [0035]所述步驟三中的十二烷基硫酸鈉的重量份數為13份、去離子水的重量份數為40、 偶氮二異丁腈的重量份數為6.5份、丙烯酸酯類單體的重量份數為15份、有機硅改性聚氨酯 的重量份數為20份；
[0036] 步驟一中的多元醇為聚酯二元醇，二羥基羧酸為二羥甲基丁酸。步驟二中的有機 胺為N，N_二甲基乙醇胺，硅烷偶聯劑選自KH602,二元胺為己二胺。步驟三丙烯酸酯類單體 為丙烯酸甲酯MA。
[0037] 實施例三:
[0038] 本實施例與實施例一的主要區別在于：
[0039]步驟一中的多元醇的重量份數為50份、二異氰酸酯的重量份數為9份、二羥基羧酸 的重量份數為60份和擴鏈劑的重量份數為35份，2,2_雙羥甲基丙酸的重量份數為3份、丙酮 的重量份數為35份；
[0040]所述步驟二中的聚氨酯預聚體的重量份數為50份、有機胺的重量份數為60份、硅 烷偶聯劑的重量份數為3.8份、去離子水的重量份數為40份和二元胺的重量份數為35份； [0041]所述步驟三中的十二烷基硫酸鈉的重量份數為18份、去離子水的重量份數為50、 偶氮二異丁腈的重量份數為7.5份、丙烯酸酯類單體的重量份數為25份、有機硅改性聚氨酯 的重量份數為40份；
[0042] 步驟一中的多元醇為聚酯二元醇。步驟二中的硅烷偶聯劑選自KH792,二元胺選自 異佛爾酮二胺。
[0043] 實施例四:
[0044] 本實施例與實施例一的主要區別在于：
[0045] 所述步驟一中的多元醇的重量份數為60份、二異氰酸酯的重量份數為10份、二羥 基羧酸的重量份數為70份和擴鏈劑的重量份數為40份，2，2_雙羥甲基丙酸的重量份數為4 份、丙酮的重量份數為40份；
[0046]所述步驟二中的聚氨酯預聚體的重量份數為60份、有機胺的重量份數為70份、硅 烷偶聯劑的重量份數為4份、去離子水的重量份數為50份和二元胺的重量份數為40份；
[0047] 所述步驟三中的十二烷基硫酸鈉的重量份數為20份、去離子水的重量份數為60、 偶氮二異丁腈的重量份數為8份、丙烯酸酯類單體的重量份數為30份、有機硅改性聚氨酯的 重量份數為50份；
[0048] 將實施例1-4得到的有機硅/丙烯酸酯改性聚氨酯進行性能測試，其中，對照組為 未經有機硅/丙烯酸酯改性的聚氨酯，試結果如表1所示：
[0050]將實施例1-4得到的有機硅/丙烯酸酯改性聚氨酯分別噴涂在樣品上，噴涂量為 240g/m2,壓合2min，48小時后進行測試。其中，樣品可為針織物、機織物或者無紡布，優選為 聚丙烯無紡布。對照組為未經測有機硅/丙烯酸酯/環氧樹脂改性的聚氨酯噴涂的樣品，測 試結果如表2所不。
[0052] 從表1和表2可以看出，與未經改性的聚氨酯相比，經過有機硅、丙烯酸酯依次改性 后的聚氨酯具有較好的柔軟性、耐水性、力學性能、穩定性。將有機硅/丙烯酸酯改性聚氨酯 涂覆在無紡布樣品上后，涂覆后的樣品的各種性能相對于涂覆未改性的聚氨酯的樣品得到 改善，具體地，涂覆產品的手感更加柔軟，耐水性能更強、斷裂強力增大、粘結牢度更好。
[0053] 上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本發明的可行性實施方式的具體說 明，它們并非用以限制本發明的保護范圍，凡未脫離本發明技藝精神所作的等效實施方式 或變更均應包含在本發明的保護范圍之內。
[0054]此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包 含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當 將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員 可以理解的其他實施方式。
【主權項】
1. 一種有機硅/丙烯酸酯改性聚氨酯的制備方法，其特征在于，包括如下操作步驟： 步驟一:將重量份數為30~60份多元醇、5~10份二異氰酸酯、40~70份二羥基羧酸和 20~40份擴鏈劑在氮氣條件下放入反應釜中，反應溫度為70 °C~90°C，反應時間為2~4h; 繼續在反應釜中放入2~4份2,2_雙羥甲基丙酸、20~40份丙酮進行擴鏈封端反應，反應溫 度為50 °C~80 °C，反應時間為2.5~4.5h，制得聚氨酯預聚體； 步驟二：將步驟一中得到的重量份數為30~60份聚氨酯預聚體降溫到45°C以下，在攪 拌狀態下加入40~70份有機胺中和成鹽，再依次加入為3~4份硅烷偶聯劑、20~50份去離 子水和25~40份二元胺，攪拌反應25~45min，制得有機硅改性聚氨酯； 步驟三:將重量份數為10~20份十二烷基硫酸鈉溶于30~60份去離子水中作為水相， 將6~8份偶氮二異丁腈溶于10~30份丙烯酸酯類單體中作為油相，將水相和油相依次加入 到步驟二中的10~50份有機硅改性聚氨酯中，攪拌，然后在氮氣條件下升溫至70°C~90°C， 反應5~6h，得到有機硅/丙烯酸酯改性聚氨酯。2. 根據權利要求1所述的有機硅/丙烯酸酯改性聚氨酯的制備方法，其特征在于，所述 步驟一中的多元醇為聚醚多元醇或聚酯多元醇或低聚物多元醇。3. 根據權利要求1所述的有機硅/丙烯酸酯改性聚氨酯的制備方法，其特征在于，所述 步驟二中的有機胺選自三乙胺或N，N-二甲基乙醇胺。4. 根據權利要求1所述的有機硅/丙烯酸酯改性聚氨酯的制備方法，其特征在于，所述 步驟二中的硅烷偶聯劑選自KH550或KH602或KH792。5. 根據權利要求1所述的有機硅/丙烯酸酯改性聚氨酯的制備方法，其特征在于，所述 步驟二中的二元胺選自乙二胺或己二胺或異佛爾酮二胺。6. 根據權利要求1所述的有機硅/丙烯酸酯改性聚氨酯的制備方法，其特征在于，所述 步驟一中的多元醇的分子量介于1000到3000之間。7. 根據權利要求1所述的有機硅/丙烯酸酯改性聚氨酯的制備方法，其特征在于，所述 步驟一中的二羥基羧酸為二羥甲基丙酸或二羥甲基丁酸。8. 根據權利要求1所述的有機硅/丙烯酸酯改性聚氨酯的制備方法，其特征在于，所述 步驟一中的擴鏈劑是分子量低于400的低分子量多羥基化合物。
【文檔編號】C08G18/66GK105859978SQ201610476090
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月24日
【發明人】胡先海, 羅俊杰, 付昌春, 羅輝, 王書升
【申請人】安徽省思維新型建材有限公司