一種有機硅/丙烯酸酯/環(huán)氧樹脂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/環(huán)氧樹脂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；步驟四：將環(huán)氧樹脂加入步驟三中的有機硅/丙烯酸酯改性聚氨酯中。通過有機硅、丙烯酸酯和環(huán)氧樹脂依次改性聚氨酯，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，環(huán)氧樹脂改性聚氨酯提高了聚氨酯的穩(wěn)定性和粘結性，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/環(huán)氧樹脂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/環(huán)氧樹脂改性聚氨 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 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(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于公開一種有機硅/丙烯酸酯/環(huán)氧樹脂改性聚氨酯的制備方法， 用以提供一種制備具有耐水性、高強力和高穩(wěn)定性的改性聚氨酯的方法。
[0006] 為實現上述目的，本發(fā)明提供了一種有機硅/丙烯酸酯/環(huán)氧樹脂改性聚氨酯的制 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]步驟四：將環(huán)氧樹脂加入步驟三中的有機硅/丙烯酸酯改性聚氨酯中，攪拌，水浴 加熱，反應溫度為80°C~90°C，反應時間為1~2h。
[0011] 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；
[0012] 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；
[0013]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；
[0014] 所述步驟四中的環(huán)氧樹脂的重量份數為10~30份，有機硅/丙烯酸酯改性聚氨酯 的重量份數為40~60份。
[0015] 在一些實施方式中，所述步驟一中的多元醇為聚醚多元醇、聚酯多元醇、低聚物多 元醇。
[0016] 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。 [0017] 在一些實施方式中，所述步驟二中的硅烷偶聯劑選自KH550、KH602或KH792。
[0018]在一些實施方式中，所述步驟二中的二元胺選自乙二胺、己二胺或異佛爾酮二胺。
[0019] 在一些實施方式中，所述步驟四中的環(huán)氧樹脂選自E-51、E-44、E-42雙酸A環(huán)氧樹 脂。
[0020] 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。
[0021] 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。
[0022] 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。
[0023] 與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:通過有機硅、丙烯酸酯和環(huán)氧樹脂依次改 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，環(huán)氧樹脂改性聚氨酯提高了聚氨酯的穩(wěn)定性和粘結性，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】
[0024] 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。
[0025] 實施例一:
[0026] -種有機硅/丙烯酸酯/環(huán)氧樹脂改性聚氨酯的制備方法，包括如下操作步驟：
[0027] 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； [0028]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；
[0029]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；
[0030] 步驟四：將環(huán)氧樹脂加入步驟三中的有機硅/丙烯酸酯改性聚氨酯中，攪拌，水浴 加熱，反應溫度為80°C~90°C，反應時間為1~2h。
[0031] 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。
[0032]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；
[0033] 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；
[0034] 步驟四中的環(huán)氧樹脂的重量份數為10份，有機硅/丙烯酸酯改性聚氨酯的重量份 數為40份。
[0035] 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，硅烷偶聯劑為KH550,二元胺為乙二胺。步驟三丙烯酸 酯類單體為丙烯酸AA。步驟四中的環(huán)氧樹脂為E-51雙酚A環(huán)氧樹脂。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。
[0036] 實施例二:
[0037] 本實施例與實施例一的主要區(qū)別在于：
[0038]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；
[0039]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；
[0040] 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；
[0041] 所述步驟四中的環(huán)氧樹脂的重量份數為15份，有機硅/丙烯酸酯改性聚氨酯的重 量份數為45份。
[0042] 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。步驟四中的環(huán)氧樹脂為 E-44雙酸A環(huán)氧樹脂。步驟三丙烯酸酯類單體為丙烯酸甲酯MA。
[0043] 實施例三:
[0044] 本實施例與實施例一的主要區(qū)別在于：
[0045] 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；
[0046]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； [0047]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；
[0048]所述步驟四中的環(huán)氧樹脂的重量份數為25份，有機硅/丙烯酸酯改性聚氨酯的重 量份數為55份。
[0049] 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。步驟四中的環(huán)氧樹脂選自E-42雙酸A環(huán)氧樹脂。
[0050] 實施例四:
[0051] 本實施例與上述實施例的主要區(qū)別在于：
[0052]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；
[0053]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； [0054]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；
[0055]所述步驟四中的環(huán)氧樹脂的重量份數為30份，有機硅/丙烯酸酯改性聚氨酯的重 量份數為60份。
[0056]將實施例1-4得到的有機硅/丙烯酸酯/環(huán)氧樹脂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/環(huán)氧樹脂改性的聚氨酯，試結果如表1所示：
[0058]將實施例1-4得到的有機硅/丙烯酸酯/環(huán)氧樹脂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，對照組為未經測有機硅/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 所示。
[0060] 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、環(huán)氧樹 脂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)定性和粘結性。將有機硅/ 丙烯酸酯/環(huán)氧樹脂改性聚氨酯涂覆在針織物、機織物或者無紡布等樣品上后，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。
[0061] 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。
[0062]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/環(huán)氧樹脂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； 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； 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； 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； 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； 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； 步驟四：將環(huán)氧樹脂加入步驟三中的有機硅/丙烯酸酯改性聚氨酯中，攪拌，水浴加熱， 反應溫度為80°C~90°C，反應時間為1~2h; 所述步驟四中的環(huán)氧樹脂的重量份數為10~30份，有機硅/丙烯酸酯改性聚氨酯的重 量份數為40~60份。2. 根據權利要求1所述的有機硅/丙烯酸酯/環(huán)氧樹脂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/環(huán)氧樹脂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/環(huán)氧樹脂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/環(huán)氧樹脂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/環(huán)氧樹脂改性聚氨酯的制備方法，其特征 在于，所述步驟四中的環(huán)氧樹脂選自E-51或E-44或E-42雙酸A環(huán)氧樹脂。7. 根據權利要求1所述的有機硅/丙烯酸酯/環(huán)氧樹脂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。8. 根據權利要求1所述的有機硅/丙烯酸酯/環(huán)氧樹脂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。9. 根據權利要求1所述的有機硅/丙烯酸酯/環(huán)氧樹脂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】C08G18/66GK105859977SQ201610476089
【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