一种改性聚氨酯的制作方法
【专利摘要】一种改性聚氨酯，由架桥剂、二异氰酸酯、催化剂一、二元醇及溶剂组成，将二异氰酸酯滴加到由架桥剂、催化剂一、二元醇及溶剂组成的混和物中,在一定条件下,搅拌反应而成。架桥剂又由偶联剂、去离子水、催化剂二、乙醇组成，通过偶联剂,引入有机官能团改性的有机硅、有机锆、有机钛等链段,这样就对应增加了与纳米二氧化硅、纳米氧化铟锡、纳米二氧化钛等纳米粉体的相容性,因此本发明可改善这些纳米粉体在涂料中的分散性和存放稳定性,克服了以往的纳米粉体单纯依靠物理混合而导致的分散性不好、容易发生软团聚等缺陷。本发明可大量应用于纳米粉体涂料的生产，可使涂料的物理化学性能一致性好、存放稳定、保质期长。
【专利说明】一种改性聚氨酯
【技术领域】
[0001]本发明属于高分子材料【技术领域】，具体涉及一种改性聚氨酯。
【背景技术】
[0002]由于纳米微粒的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应，因此由它们所制备的涂料在磁、光、电等方面呈现常规涂料所不具备的优异特性。但由于颗粒间的相互作用，在涂料配制过程中，纳米粉体容易发生软团聚，这就导致涂料存放性不好，并降低了所具有的纳米材料特性。软团聚主要是由于颗粒间的范德华力和库仑力所致，该团聚需要通过溶剂的分散或超声波、研磨等方式消除，这就需要添加分散剂，而分散剂的添加容易对涂料的物理和化学性能造成一定的负面影响，因此开发一种不加、或少加分散剂的树脂势在必行。
[0003]聚氨酯树脂是当今涂料基料发展的主要种类，它的优势在于:强度好、硬度容易调节、制成的漆膜耐磨、抗刮，而且对大部分底材具有良好的附着力。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种改性聚氨酯，采用一种架桥剂使本发明所述的改性聚氨酯能与无机纳米粉体形成有机、无机杂化体，使无机纳米粉体与本发明所述的改性聚氨酯形成化学键，从而使纳米涂料分散均匀、存放稳定，同时具有良好的耐磨性能。
[0005]一种改性聚氨酯，其组成及质量百分比分别为:架桥剂5-25%、二异氰酸酯15-25%、催化剂一 0.01-2%、二元醇25-40%及溶剂10_30%，把上述质量百分比的二异氰酸酯滴加到上述质量百分比的架桥剂、催化剂一、二元醇、溶剂的混合物中，在氮气氛围下，将温度控制在50-90摄氏度之间，搅拌反应3-8小时，制得含有架桥剂改性的聚氨酯预聚体，即为一种改性聚氨酯。
[0006]所述的一种改性聚氨酯，其架桥剂组成及质量百分比分别为:偶联剂20-50%、去离子水5-30%、催化剂二 0.5-5%、乙醇5-35%，将温度控制在20-70摄氏度之间，搅拌反应2-6小时制得所需的架桥剂。
[0007]所述的偶联剂，为以下偶联剂中的一种或多种:
(O钛酸酯偶联剂R0(4_n)Ti (OX-RjY)n (n=2, 3)，式中RO-是可水解的短链烷氧基，能与无机物表面羟基起反应，从而达到化学偶联的目的，式中OX-可以是羧基、烷氧基、磺酸基、磷基等，R’为热塑性聚合物的长碳链基团，Y为热固性聚合物的反应基团；
(2)硅烷偶联剂RSiX3,式中R代表与聚合物分子有亲和力或反应能力的活性官能团，如氧基、疏基、乙烯基、环氧基、酸胺基、氣丙基等；X代表烷氧基，如卤素、烷氧基、酸氧基等；
(3)锆酸酯偶联剂为C12H2804Zr。
[0008]所述的催化剂二，可以是盐酸、硫酸、醋酸其中的一种或者多种。
[0009]所述二异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种。
[0010]所述的二元醇为聚酯二元醇、聚醚二元醇的一种或两种。
[0011]所述的聚酯二元醇，可以是聚碳酸二元醇、聚己二酸二元醇、聚己内酯二元醇、二聚体聚酯二元醇中的一种或多种，其分子量在200-2000之间。
[0012]所述的聚醚二元醇，可以是聚醚210、聚醚220、聚醚330中的一种或多种，其分子量在500-3000之间。
[0013]所述的催化剂一为二月桂酸二丁锡。
[0014]所述的溶剂为醋酸乙酯、醋酸丁酯、醋酸丙酯、甲苯等其中的一种或多种。
[0015]本发明可改善纳米粉体在涂料中的分散性和存放稳定性，克服了以往的纳米粉体单纯依靠物理混合而导致的分散性不好、容易发生软团聚等缺陷。本发明可大量应用于纳米粉体涂料的生产，可使涂料的物理化学性能一致性好、存放稳定、保质期长。
[0016]【具体实施方式】:
下面结合【具体实施方式】对本发明做进一步说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了具体的实施方式和操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例，本发明分为两步反应。
第一步反应实例:
实例I`
在250ml装有温度计、回流冷凝管、搅拌棒、滴液漏斗的四口烧瓶中，加入由50gY -甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、Ig浓盐酸、IOg乙醇混合物，把20g去离子水、IOg乙醇混合物滴加到上述混合物中，在45摄氏度下搅拌反应4小时，然后在40摄氏度条件下减压脱去去离子水、乙醇，得到所需架桥剂I ;
实例2
在250ml装有温度计、回流冷凝管、搅拌棒、滴液漏斗的四口烧瓶中，加入由50g 3-氨基丙基三乙氧基硅烷、Ig浓盐酸、IOg乙醇混合物，把20g去离子水、IOg乙醇混合物滴加到上述混合物中，在45摄氏度下搅拌反应4小时，然后在40摄氏度条件下减压脱去去离子水、乙醇，得到所需架桥剂2;
实例3
在250ml装有温度计、回流冷凝管、搅拌棒、滴液漏斗的四口烧瓶中，加入由50g Y -缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、Ig浓盐酸、IOg乙醇混合物，把20g去离子水、IOg乙醇混合物滴加到上述混合物中，在45摄氏度下搅拌反应4小时，然后在40摄氏度条件下减压脱去去离子水、乙醇，得到所需架桥剂3 ；
实例4
在250ml装有温度计、回流冷凝管、搅拌棒、滴液漏斗的四口烧瓶中，加入由50g四正丙基锆酸酯、Ig浓盐酸、IOg乙醇混合物，把20g去离子水、IOg乙醇混合物滴加到上述混合物中，在45摄氏度下搅拌反应4小时，然后在40摄氏度条件下减压脱去去离子水、乙醇，得到所需架桥剂4。
[0017]第二步反应实例:
实例5在250ml装有温度计、搅拌棒、回流冷凝器、滴液漏斗的四口烧瓶中，加入由15g架桥剂
1、40g聚己二酸二元醇、20g甲苯、0.5g二月桂酸二丁基锡的混合物，把20g的异佛尔酮二异氰酸酯滴加到上述混合物中，在氮气氛围中，在80摄氏度下反应4小时，得到透明的改性聚氨酯。
[0018]实例6
在250ml装有温度计、搅拌棒、回流冷凝器、滴液漏斗的四口烧瓶中，加入由15g架桥剂
2、30g聚己内酯二元醇、20g醋酸丁酯、0.5g二月桂酸二丁基锡的混合物，把20g的异佛尔酮二异氰酸酯滴加到上述混合物中，在氮气氛围中，在80摄氏度下反应4小时，得到透明的改性聚氨酯。
[0019]实例7
在250ml装有温度计、搅拌棒、回流冷凝器、滴液漏斗的四口烧瓶中，加入由15g架桥剂
3、40g聚醚220、20g甲苯、0.5g 二月桂酸二丁基锡的混合物，把20g的六亚甲基二异氰酸酯滴加到上述混合物中，在氮气氛围中，在80摄氏度下反应4小时，得到透明的改性聚氨酯。
[0020]实例8
在250ml装有温度计、搅拌棒、回流冷凝器、滴液漏斗的四口烧瓶中，加入由15g架桥剂
3、40g聚己二酸二元醇、20g甲苯、0.5g二月桂酸二丁基锡的混合物，把20g的异佛尔酮二异氰酸酯滴加到上述混合物中，在氮气氛围中，在80摄氏度反应4小时，得到透明的改性聚氨酯。
[0021]实例9
在250ml装有温度计、搅拌棒、回流冷凝器、滴液漏斗的四口烧瓶中，加入由15g架桥剂
4、40g聚己二酸二元醇、20g甲苯、0.5g二月桂酸二丁基锡的混合物，把20g的异佛尔酮二异氰酸酯滴加到上述混合物中，在氮气氛围中，在80摄氏度下反应4小时，得到透明的改性聚氨酯。
[0022]把上述实例，对合成的聚氨酯进行外观，粘度和羟值进行检测，结果如下:
【权利要求】
1.一种改性聚氨酯，其特征是，组成及质量百分比分别为:架桥剂5-25%、二异氰酸酯15-25%、催化剂一 0.01-2%、二元醇25-40%及溶剂10_30%，把上述质量百分比的二异氰酸酯滴加到上述质量百分比的架桥剂、催化剂一、二元醇、溶剂的混合物中，在氮气氛围下，将温度控制在50-90摄氏度之间，搅拌反应3-8小时，制得含有架桥剂改性的聚氨酯预聚体，即为一种改性聚氨酯。
2.根据权利要求1所述的一种改性聚氨酯，其特征是，架桥剂组成及质量百分比分别为:偶联剂20-50%、去离子水5-30%、催化剂二 0.5-5%、乙醇5_35%，将温度控制在20-70摄氏度之间，搅拌反应2-6小时制得所需的架桥剂。
3.根据权利要求2所述的偶联剂，其特征是，为以下偶联剂中的一种或多种:钛酸酯偶联剂R0(4_n)Ti (OX-RjY)n (n=2, 3)，式中RO-是可水解的短链烷氧基，能与无机物表面羟基起反应，从而达到化学偶联的目的，式中OX-可以是羧基、烷氧基、磺酸基、磷基等，R’为热塑性聚合物的长碳链基团，Y为热固性聚合物的反应基团；硅烷偶联剂RSiX3，式中R代表与聚合物分子有亲和力或反应能力的活性官能团，如氧基、疏基、乙烯基、环氧基、酸胺基、氣丙基等；X代表烷氧基，如卤素、烷氧基、酸氧基等；锆酸酯偶联剂为C12H28O4Zr0
4.根据权利要求2所述的催化剂二，其特征是盐酸、硫酸、醋酸其中的一种或者多种。
5.根据权利要求1所述的一种改性聚氨酯，其特征是，所述二异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰 酸酯中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种改性聚氨酯，其特征是，所述的二元醇为聚酯二元醇、聚醚二元醇的一种或两种。
7.根据权利要求6所述的聚酯二元醇，其特征是聚碳酸二元醇、聚己二酸二元醇、聚己内酯二元醇、二聚体聚酯二元醇中的一种或多种，所述聚酯二元醇，其分子量在200-2000之间。
8.根据权利要求6所述的聚醚二元醇，其特征为聚醚210、聚醚220、聚醚330中的一种或多种，所述的聚醚二元醇，其分子量在500-3000之间。
9.根据权利要求1所述的一种改性聚氨酯，其特征是，所述的催化剂一为二月桂酸二丁锡。
10.根据权利要求1所述的一种改性聚氨酯，其特征是，所述的溶剂为醋酸乙酯、醋酸丁酯、醋酸丙酯、甲苯等其中的一种或多种。
【文档编号】C08G18/42GK103554413SQ201310486537
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年10月17日 优先权日:2013年10月17日
【发明者】凌金龙, 官树青 申请人:深圳市文浩建材科技有限公司