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(fā)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(lián)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(wěn)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(fā)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(huán)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(jié)能、操作方便等優(yōu)點，已廣泛用做皮革涂飾劑、紡織助劑、造紙工業(yè)助劑、涂料 和粘合劑等，其產(chǎn)品成功應用于輕紡、皮革、木材加工、建筑、造紙等行業(yè)。尤其在復合材料 領域，可通過聚氨酯與功能材料例如發(fā)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(wěn)定性較差，易出現(xiàn) 分層現(xiàn)象，粘結性較差。而且，當水性聚氨酯與基材結合后，由于介質(zhì)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(chǎn)品手感較硬。
[0004] 有鑒于此，有必要對現(xiàn)有技術中的聚氨酯予以改進，以解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)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(wěn)定性的改性聚氣酯的方法。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)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(xù)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(tài)下加入有 機胺中和成鹽，再依次加入硅烷偶聯(lián)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(shù)為30~60份、二異氰酸酯的重量份數(shù)為5~10 份、二羥基羧酸的重量份數(shù)為40~70份和擴鏈劑的重量份數(shù)為20~40份，2,2-雙羥甲基丙 酸的重量份數(shù)為2~4份、丙酮的重量份數(shù)為20~40份；
[0011]所述步驟二中的聚氨酯預聚體的重量份數(shù)為30~60份、有機胺的重量份數(shù)為40~ 70份、硅烷偶聯(lián)劑的重量份數(shù)為3~4份、去離子水的重量份數(shù)為20~50份和二元胺的重量 份數(shù)為25~40份；
[0012] 所述步驟三中的十二烷基硫酸鈉的重量份數(shù)為10~20份、去離子水的重量份數(shù)為 30~60、偶氮二異丁腈的重量份數(shù)為6~8份、丙烯酸酯類單體的重量份數(shù)為10~30份、有機 硅改性聚氨酯的重量份數(shù)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(lián)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(xiàn)有技術相比，本發(fā)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(wěn)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(chǎn)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(fā)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(fā)明的限制，本領域普通技術人員根據(jù)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(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
[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(xù)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(tài)下加入有 機胺中和成鹽，再依次加入硅烷偶聯(lián)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(shù)為30份、二異氰酸酯的重量份數(shù)為5份、二羥 基羧酸的重量份數(shù)為40份和擴鏈劑的重量份數(shù)為20份，2，2_雙羥甲基丙酸的重量份數(shù)為2 份、丙酮的重量份數(shù)為20份。
[0028]步驟二中的聚氨酯預聚體的重量份數(shù)為30份、有機胺的重量份數(shù)為40份、硅烷偶 聯(lián)劑的重量份數(shù)為3份、去離子水的重量份數(shù)為20份和二元胺的重量份數(shù)為25份；
[0029] 步驟三中的十二烷基硫酸鈉的重量份數(shù)為10份、去離子水的重量份數(shù)為30、偶氮 二異丁腈的重量份數(shù)為6份、丙烯酸酯類單體的重量份數(shù)為10份、有機硅改性聚氨酯的重量 份數(shù)為10份；
[0030] 步驟一中的多元醇為聚醚多元醇，優(yōu)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(lián)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(yōu) 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(qū)別在于：
[0033]所述步驟一中的多元醇的重量份數(shù)為40份、二異氰酸酯的重量份數(shù)為6份、二羥基 羧酸的重量份數(shù)為50份和擴鏈劑的重量份數(shù)為25份，2，2-雙羥甲基丙酸的重量份數(shù)為2.5 份、丙酮的重量份數(shù)為25份；
[0034]所述步驟二中的聚氨酯預聚體的重量份數(shù)為40份、有機胺的重量份數(shù)為50份、硅 烷偶聯(lián)劑的重量份數(shù)為3.5份、去離子水的重量份數(shù)為30份和二元胺的重量份數(shù)為30份； [0035]所述步驟三中的十二烷基硫酸鈉的重量份數(shù)為13份、去離子水的重量份數(shù)為40、 偶氮二異丁腈的重量份數(shù)為6.5份、丙烯酸酯類單體的重量份數(shù)為15份、有機硅改性聚氨酯 的重量份數(shù)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(lián)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(qū)別在于：
[0039]步驟一中的多元醇的重量份數(shù)為50份、二異氰酸酯的重量份數(shù)為9份、二羥基羧酸 的重量份數(shù)為60份和擴鏈劑的重量份數(shù)為35份，2,2_雙羥甲基丙酸的重量份數(shù)為3份、丙酮 的重量份數(shù)為35份；
[0040]所述步驟二中的聚氨酯預聚體的重量份數(shù)為50份、有機胺的重量份數(shù)為60份、硅 烷偶聯(lián)劑的重量份數(shù)為3.8份、去離子水的重量份數(shù)為40份和二元胺的重量份數(shù)為35份； [0041]所述步驟三中的十二烷基硫酸鈉的重量份數(shù)為18份、去離子水的重量份數(shù)為50、 偶氮二異丁腈的重量份數(shù)為7.5份、丙烯酸酯類單體的重量份數(shù)為25份、有機硅改性聚氨酯 的重量份數(shù)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(lián)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(qū)別在于：
[0045] 所述步驟一中的多元醇的重量份數(shù)為60份、二異氰酸酯的重量份數(shù)為10份、二羥 基羧酸的重量份數(shù)為70份和擴鏈劑的重量份數(shù)為40份，2，2_雙羥甲基丙酸的重量份數(shù)為4 份、丙酮的重量份數(shù)為40份；
[0046]所述步驟二中的聚氨酯預聚體的重量份數(shù)為60份、有機胺的重量份數(shù)為70份、硅 烷偶聯(lián)劑的重量份數(shù)為4份、去離子水的重量份數(shù)為50份和二元胺的重量份數(shù)為40份；
[0047] 所述步驟三中的十二烷基硫酸鈉的重量份數(shù)為20份、去離子水的重量份數(shù)為60、 偶氮二異丁腈的重量份數(shù)為8份、丙烯酸酯類單體的重量份數(shù)為30份、有機硅改性聚氨酯的 重量份數(shù)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(jīng)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(yōu)選為 聚丙烯無紡布。對照組為未經(jīng)測有機硅/丙烯酸酯/環(huán)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(jīng)改性的聚氨酯相比，經(jīng)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(wěn)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(chǎn)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(fā)明的可行性實施方式的具體說 明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實施方式 或變更均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
[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(jīng)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(shù)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(xù)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(shù)為30~60份聚氨酯預聚體降溫到45°C以下，在攪 拌狀態(tài)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(lián)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(shù)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(jù)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(jù)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(jù)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(lián)劑選自KH550或KH602或KH792。5. 根據(jù)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(jù)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(jù)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(jù)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(fā)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