专利名称：一种氨基硅改性水性聚氨酯的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种氨基硅改性水性聚氨酯的制备方法，属化工领域。
背景技术：
水性聚氨酯是集高性能和环保于一身的高档、高附加值涂料，已经成为世界先进国家的标准涂料之一，也是国际重 点推广研究的涂料品种，目前我国的水性聚氨酯涂料还处于研究开发阶段，普遍依赖进口。国外水性聚氨酯涂料的开发虽然较我国早，但水性聚氨酯在耐水性及耐热性能方面仍需改进。有机娃类改性是研究热点。传统有机娃油存在缺点，单一的有机娃改性效果不是很理想，往往在改善某一性能的同时，其他性能未能得到大的改善。为了得到更好的改性效果，采用带有氨基的混合有机硅对水性聚氨酯进行氨基改性。
发明内容
本发明的目的是提供一种氨基硅改性水性聚氨酯的制备方法，得到的水性聚氨酯具有很好的耐寒性、耐水性及粘结性。为实现以上目的，本发明的一种氨基硅改性水性聚氨酯的制备方法，其步骤具体为(I)以异佛尔酮二异氰酸酯(Iroi)、聚醚二醇(N-204)、一缩二乙二醇(DEG)、二羟甲基丙酸(DMPA)为原料制备预聚体，85°C下以850r/min的转速搅拌反应2h，过程中视体系黏度添加N-甲级吡咯烷酮(NMP)，NMP的用量以使得搅拌得以顺利进行为准。(2)加入八甲基环四硅氧烷(D4)和氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性聚氨酯预聚体，反应lh。(3)降温至40°C，加入三乙胺中和，反应3_4min。(4)加入水强力搅拌乳化lh，转速为2000r/min，得到氨基硅改性的水性聚氨酯。步骤(I)中预聚体原料的配比为IPDI与N-204的摩尔比为1.25 1-1.35 1，DEG的用量占预聚体质量的3% -4%, DMPA的用量为预聚体质量的步骤⑵中八甲基环四硅氧烷(D4)与氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)等质量，二者的总量占预聚体质量的2% -8%。步骤(3)中三乙胺的物质的量与DMPA的物质的量相同。步骤(4)中水的用量为预聚体总质量的2倍本发明产生的有益效果为，本专利采用含氨基的有机硅混合单体改性水性聚氨酯，首先有效地改善了聚氨酯胶膜的耐水性，改性后，体系的交联度明显增加，聚合物的自由体积减少，分子链的活动受到约束的程度也增加了，相邻交联点间的平均链长变小，水分子难以渗入到大分子间发生溶胀，因而胶膜的耐水性增加。其次改性后的聚氨酯的热分解温度高于未改性的，因为S1-O键键能比C-O键键能大得多，这使得有机硅单体本身具有较高的耐热性，同时自身的水解缩合反应在水性聚氨酯体系中形成了交联网状结构，使得分子链段间作用力大大加强，从而提高了水性聚氨酯的耐热性。最后，本专利采用挥发性差的NMP来降低反应过程中的体系黏度，降低了 VOC的排放量，环保性强。
实施例实施例1 :以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚醚二醇(N-204)、一缩二乙二醇(DEG)、二羟甲基丙酸(DMPA)为原料制备预聚体，在85°C、转速850r/min的条件下，搅拌反应2h，过程中视体系黏度添加N-甲级吡咯烷酮(NMP)。IPDI与N-204的摩尔比为1. 25 I,DEG的用量占预聚体质量的3%，DMPA的用量为预聚体质量的5%。加入等质量的八甲基环四硅氧烷(D4)和氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性聚氨酯预聚体，反应lh。八甲基环四硅氧烷(D4)和氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)的总量占预聚体质量的2%。降温至40°C，加入三乙胺中和，反应3min。三乙胺的物质的量与DMPA的物质的量相同。将转速增至2000r/min，加入 水乳化lh，水的用量为预聚体总质量的2倍，得到氨基硅改性的水性聚氨酯。聚氨酯胶膜的硬度为H，吸水率为30%。实施例2:以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚醚二醇(N-204)、一缩二乙二醇(DEG)、二羟甲基丙酸(DMPA)为原料制备预聚体，在85°C、转速850r/min的条件下，搅拌反应2h，过程中视体系黏度添加N-甲级吡咯烷酮(NMP)。IPDI与N-204的摩尔比为1. 3 : 1，DEG的用量占预聚体质量的3%，DMPA的用量为预聚体质量的4%。加入等质量的八甲基环四硅氧烷(D4)和氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性聚氨酯预聚体，反应lh。八甲基环四硅氧烷(D4)和氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)的总量占预聚体质量的4%。降温至40°C，加入三乙胺中和，反应3min。三乙胺的物质的量与DMPA的物质的量相同。将转速增至2000r/min，加入水乳化lh，水的用量为预聚体总质量的2倍，得到氨基硅改性的水性聚氨酯。聚氨酯胶膜的硬度为2H，吸水率为20%。实施例3:以异佛尔酮二异氰酸酯(Iroi)、聚醚二醇(N-204)、一缩二乙二醇(DEG)、二羟甲基丙酸(DMPA)为原料制备预聚体，在85°C、转速850r/min的条件下，搅拌反应2h，过程中视体系黏度添加N-甲级吡咯烷酮(NMP)。IPDI与N-204的摩尔比为1. 3 : 1，DEG的用量占预聚体质量的4%，DMPA的用量为预聚体质量的4%。加入等质量的八甲基环四硅氧烷(D4)和氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性聚氨酯预聚体，反应lh。八甲基环四硅氧烷(D4)和氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)的总量占预聚体质量的6%。降温至40°C，加入三乙胺中和，反应3min。三乙胺的物质的量与DMPA的物质的量相同。将转速增至2000r/min，加入水乳化lh，水的用量为预聚体总质量的2倍，得到氨基硅改性的水性聚氨酯。聚氨酯胶膜的硬度为2H，吸水率为13%。实施例4 以异佛尔酮二异氰酸酯(Iroi)、聚醚二醇(N-204)、一缩二乙二醇(DEG)、二羟甲基丙酸(DMPA)为原料制备预聚体，在85°C、转速850r/min的条件下，搅拌反应2h，过程中视体系黏度添加N-甲级吡咯烷酮(NMP)。IPDI与N-204的摩尔比为1. 35 I,DEG的用量占预聚体质量的4%，DMPA的用量为预聚体质量的5%。加入等质量的八甲基环四硅氧烷(D4)和氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性聚氨酯预聚体，反应lh。八甲基环四硅氧烷(D4)和氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)的总量占预聚体质量的8%。降温至40°C，加入三乙胺中和，反应3min。三乙胺的物质的量与DMPA的物质的量相同。将转速增至2000r/min，加入 水乳化lh，水的用量为预聚体总质量的2倍，得到氨基硅改性的水性聚氨酯。聚氨酯胶膜的硬度为H，吸水率为8%。
权利要求
1.一种氨基硅改性水性聚氨酯的制备方法，其特征在于步骤如下(1)以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚醚二醇(N-204)、一缩二乙二醇(DEG)、二羟甲基丙酸(DMPA)为原料制备预聚体，85°C搅拌反应2h，过程中视体系黏度添加N-甲级吡咯烷酮(NMP)；(2)加入八甲基环四硅氧烷(D4)和氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性聚氨酯预聚体，反应Ih ；(3)降温至40°C，加入三乙胺中和，反应3-4min；(4)加入水强力搅拌乳化lh，得到氨基硅改性的水性聚氨酯。
2.如权利要求1所述的一种氨基硅改性水性聚氨酯的制备方法，其特征在于所述的步骤(I)中预聚体原料的配比为ΙΗ)Ι与N-204的摩尔比为1. 25 1-1. 35 1,DEG的用量占预聚体质量的3% -4%, DMPA的用量为预聚体质量的4% -5%。
3.如权利要求1所述的一种氨基硅改性水性聚氨酯的制备方法，其特征在于所述的步骤(I)中NMP的用量以使得搅拌得以顺利进行为准。
4.如权利要求1所述的一种氨基硅改性水性聚氨酯的制备方法，其特征在于所述的步骤(I)中搅拌转速为850r/min。
5.如权利要求1所述的一种氨基硅改性水性聚氨酯的制备方法，其特征在于所述的步骤⑵中八甲基环四硅氧烷(D4)与氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)的质量相等。
6.如权利要求5所述的一种氨基娃改性水性聚氨酯的制备方法,其特征在于所述的步骤(2)中八甲基环四硅氧烷(D4)和氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)的总量占预聚体质量的 2% -8%。
7.如权利要求1所述的一种氨基硅改性水性聚氨酯的制备方法，其特征在于所述的步骤(3)中三乙胺的物质的量与DMPA的物质的量相同。
8.如权利要求1所述的一种氨基硅改性水性聚氨酯的制备方法，其特征在于所述的步骤(4)中水的用量为预聚体总质量的2倍。
9.如权利要求1所述的一种氨基硅改性水性聚氨酯的制备方法，其特征在于所述的步骤(4)中搅拌转速为2000r/min。
全文摘要
一种氨基硅改性水性聚氨酯的制备方法，是以IPDI、N-204、DEG、DPMA为原料制备预聚体，采用八甲基环四硅氧烷(D4)和氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)混合改性聚氨酯预聚体，加入三乙胺中和预聚体，加入适量的去离子水制得氨基硅改性的水性聚氨酯乳液。本发明得到的水性聚氨酯成膜后具有较好的耐水性、耐热性、环保性。
文档编号C08G18/32GK103012732SQ201210547840
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月17日 优先权日2012年12月17日
发明者袁三平 申请人:青岛森淼实业有限公司