BE1030578B1 - Préparation et applications d'un polymère de polysiloxane-polyuréthane améliorant la flexibilité du revêtement en pvc - Google Patents

Préparation et applications d'un polymère de polysiloxane-polyuréthane améliorant la flexibilité du revêtement en pvc Download PDF

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Abstract

La présente demande divulgue une préparation et applications d'un polymère de polysiloxane-polyuréthane améliorant la flexibilité du revêtement en PVC, presser les films PVC à chaud pour former un revêtement de PVC, dans lequel, la résistance à la traction est de 20,32 MPa et l'allongement à la rupture est de 199,45 %. Le procédé de la présente demande présente une simplicité de processus, et permet de résoudre efficacement les inconvénients du PVC tels qu'une texture dure et cassante, une faible résistance au choc.

Description

PRÉPARATION ET APPLICATIONS D'UN POLYMÈRE DE
POLYSILOXANE-POLYURÉTHANE AMÉLIORANT LA FLEXIBILITÉ DU
REVÊTEMENT EN PVC
DOMAINE TECHNIQUE
[0001] La présente demande concerne le domaine technique des matériaux polymères, en particulier une préparation d'un polymère de polysiloxane-polyuréthane et la modification sur le revêtement en PVC.
CONTEXTE TECHNIQUE
[0002] Le chlorure de polyvinyle (PVC) est un matériau chimique couramment utilisé.
Grâce à ses propriétés telles qu’une bonne tenue et une bonne résistance à l'usure, ainsi qu’une résistance à la corrosion et une isolation, il est largement utilisé dans de nombreux domaines, tels que la médecine, le conditionnement et la construction.
Cependant, le PVC présente des inconvénients tels qu'une texture dure et cassante, une faible résistance au choc et une faible résistance au vieillissement, affectant considérablement les utilisations du PVC dans la vie et la production. Par conséquent, une modification sur PVC afin d’améliorer sa flexibilité est un moyen efficace pour surmonter les inconvénients de ce matériau.
[0003] Les méthodes pour améliorer la flexibilité du revêtement en PVC comprennent généralement la modification chimique et la modification physique. La modification physique consiste à : mélanger un modificateur avec le PVC de la manière mécanique, disperser le mélange dans une matrice de PVC pour homogénéifier, puis solidifier et former; la modification chimique consiste à introduire des segments flexibles dans les molécules PVC par le greffage, la copolymérisation et autres manières pour modifier la structure moléculaire du PVC, améliorant ainsi la flexibilité du revêtement. L'amélioration physique de flexibilité du PVCL présente une simplicité d’opération et un effet favorable, qui est donc plus couramment utilisé que la modification chimique.
DIVULGATION DE L'INVENTION
[0004] Pour résoudre le problème de mauvaise flexibilité du revêtement en PVC, la présente demande a pour but d’améliorer efficacement la flexibilité du revêtement en
PVC en préparant un copolymère en blocs de polysiloxane-polyuréthane. De plus, la présente demande propose également un procédé de préparation du copolymère en blocs de polysiloxane-polyuréthane et un procédé d’amélioration de flexibilité du revêtement en PVC.
[0005] Pour réaliser le but ci-dessus, la présente demande propose une solution technique suivante :
[0006] La préparation et applications d'un polymère de polysiloxane-polyuréthane améliorant la flexibilité du revêtement en PVC, caractérisé en ce qu’un procédé de préparation du polymère de polysiloxane-polyuréthane est comme suit :
[0007] (1) ajouter le polyol de polyester, le diisocyanate, un allongeur de chaîne ramifiée et un catalyseur dans une cuve de réaction pour former un système de prépolymère de polyuréthane ;
[0008] (2) ajouter le monomère acrylate, un agent de couplage silane, un émulsifiant et l'huile de silicone de hydroxyl dans la cuve de réaction pour former blocs de polysiloxane du système de prépolymère de polyuréthane ;
[0009] De plus, selon une préparation et applications d'un polymère de polysiloxane-polyuréthane améliorant la flexibilité du revêtement en PVC, le polyol de polyester est un polyol de polyester ayant un poids moléculaire de 800, 1000 et 2000 (de préférence un poids moléculaire de 1000), et le diisocyanate est l'un choisi parmi le diisocyanate d'hexaméthylène et le diisocyanate d'isophorone (de préférence le diisocyanate d'isophorone).
[0010] De plus, selon une préparation et applications d'un polymère de polysiloxane-polyuréthane améliorant la flexibilité du revêtement en PVC, l'allongeur de chaîne ramifiée est l'un choisi parmi le triméthylolpropane et le triméthylolaminométhane (de préférence le triméthylolaminométhane), et le catalyseur est l'un choisi parmi le dilaurate de dibutylétain et l'isooctanoate de zinc (de préférence le dilaurate de dibutylétain). DEROR0/SARA
[0011] De plus, selon une preparation et applications d'un polymere de polysiloxane-polyurethane améliorant la flexibilité du revêtement en PVC, le rapport molaire entre le polyol de polyester, le diisocyanate et l'allongeur de chaîne ramifiée est de 2: (1-1,2): (0,25 à 0,5), et par rapport à la fraction massique de l'ensemble du système réactionnel, la proportion du catalyseur est de 2% à 3% (de préférence de 3%).
[0012] De plus, selon une préparation et applications d'un polymère de polysiloxane-polyuréthane améliorant la flexibilité du revêtement en PVC, le monomère acrylate est deux choisis parmi le méthacrylate de méthyle, l'acrylate de butyle, l'acrylate d'hydroxyéthyle, le methacrylate de glycidyl (de préférence le méthacrylate de méthyle et l'acrylate de butyle).
[0013] De plus, selon une préparation et applications d'un polymère de polysiloxane-polyuréthane améliorant la flexibilité du revêtement en PVC, l’agent de couplage silane est l'un choisi parmi KH550 et KH5S70 (de préférence le KH550).
L'émulsifiant est l’un choisi parmi le laurylsulfate de sodium, le span 60 et le tween 80 (de préférence le laurylsulfate de sodium).
[0014] De plus, selon une préparation et applications d'un polymère de polysiloxane-polyuréthane améliorant la flexibilité du revêtement en PVC, le poids moléculaire de l'huile de silicone d’hydroxyle est l'un de 400, 600 et 800 (de préférence de 400), et le rapport molaire entre le monomère acrylate, l'agent de couplage silane, l'émulsifiant et l'huile de silicone d’hydroxyle est de (1-2) :(1-2) :0.02 :0.01.
[0015] Une ou plusieurs solutions techniques proposées dans les exemples de réalisation de la présente demande présentent au moins les effets ou avantages techniques suivants :
[0016] Le polymère fourni dans les exemples de réalisation de la présente demande est un copolymère en blocs de polysiloxane-polyuréthane, qui peut conférer une bonne flexibilité au revêtement en PVC, dans lequel le bloc de polysiloxane a une structure en peigne, et le bloc de polyuréthanne a une structure ramifiée. Le polyester modifié par le silicone est un plastifiant pour PVC couramment utilisé pour améliorer considérablement la flexibilité du revêtement en PVC. Le polyuréthane peut conférer au substrat une bonne flexibilité et une bonne résistance à l'usure, et présente une bonne DEROR2/SARA reagibilite avec -NCO pour reagir avec des composes organosilicies. Par consequent, le polyuréthane de type polyester est utilisé à la place du polyester pour former un copolymère en blocs de polysiloxane-polyuréthane utilisé comme plastifiant pour PVC afin d'améliorer la flexibilité du revêtement en PVC. La structure en peigne du polysiloxane est favorable pour la flexibilité du revêtement ; tandis que la structure ramifiée du bloc de polyuréthane permet de réaliser une copolymérisation de plusieurs blocs de polysiloxane grâce à ses caractéristiques de nombreux groupes terminaux et de haute activité, en outre, elle est favorable pour disperser le copolymère en blocs de polysiloxane-polyuréthane dans le système.
[0017] Le polymère est un composé organosilicié et est également un matériau polyuréthanne, conférant ainsi au revêtement en PVC une bonne flexibilité. De plus, le polyuréthane présente une propriété filmogène et est étroitement associé au revêtement en PVC, conférant ainsi au revêtement en PVC une durabilité. La structure en peigne du bloc de polysiloxane et la structure ramifiée du bloc de polyuréthanne sont favorables dans une certaine mesure à la combinaison avec les particules PVC et la dispersion uniforme dans le système.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODE DE RÉALISATION
[0018] La solution technique de la présente demande apparaît plus clairement pour l’homme de l’art à la lecture de la description détaillée ci-dessous de la solution technique en référence à exemples de réalisation spécifiques. On comprendra que les exemples de réalisation de la présente demande ne sont que illustratifs pour décrire la présente demande et ne constituent pas une limitation de la portée de protection de la présente demande.
[0019] Pour résoudre le problème de mauvaise flexibilité du revêtement en PVC, les exemples de réalisation de la présente demande permet d’améliorer efficacement la flexibilité du revêtement en PVC en préparant un polysiloxane. De plus, la présente demande propose également un procédé de préparation du polysiloxane et un procédé — d’amélioration de flexibilité du revêtement en PVC.
[0020] Les exemples de réalisation de la présente demande fournissent un DEROR2/SARA polysiloxane, qui est un copolymere en blocs de polysiloxane-polyurethane, dans lequel le bloc de polysiloxane a une structure en peigne, et le bloc de polyurethanne a une structure ramifiée, conférant ainsi au revêtement en PVC une flexibilité et une bonne 5 dispersité dans le système.
[0021] Pour résoudre le problème ci-dessus, la solution technique d’exemples de réalisation de la présente demande est comme suivante :
[0022] Les exemples de réalisation de la présente demande fournissent un polysiloxane, qui est un copolymère en blocs de polysiloxane-polyuréthane, dans lequel le bloc de polysiloxane a une structure en peigne, et le bloc de polyuréthanne a une structure ramifiée.
[0023] Dans certains exemples de réalisation de la présente demande, le polyol de polyester utilisé est le polycarbonate diol (PCDL) et l'unité de ramification utilisée est le triméthylolaminométhane (THAM). Un produit obtenu contient des segments de polyester et présente une bonne compatibilité avec le PVC.
[0024] Dans certains exemples de réalisation de la présente demande, le rapport molaire entre -NCO, -OH et l'unité de ramification dans le prépolymère de polyuréthane est de 2 :(1-1,2) :(0,25-0,5) ; de préférence, le poids moléculaire du polyol de polyester est de 1000.
[0025] Dans certains exemples de réalisation de la présente demande, les acrylates utilisés sont respectivement le méthacrylate de méthyle (MMA) et l'acrylate de butyle (BA), l'agent de couplage silane utilisé est le KH550, et l'émulsifiant utilisé est le laurylsulfate de sodium (SDS), et le poids moléculaire de l'huile de silicone de hydroxyl (HPMS) est de 400.
[0026] Dans certains exemples de réalisation de la présente demande, le rapport molaire entre le MMA, le BA, le KH550 et le HPMS dans les blocs de polysiloxane est de (1-2) : (1-2) : 0,02 : 0,01.
[0027] Pour mieux comprendre la solution technique ci-dessus, la solution technique ci-dessus sera décrite en détail ci-après en référence aux modes de réalisation spécifiques non limitatifs.
[0028] Exemple de réalisation 1 DEROR0/SARA
[0029] (1) Synthèse du polysiloxane
[0030] Synthèse du prépolymère de polyuréthane : introduire 0,04 mol de polycarbonate diol 1000 (PCDL1000) et 0,08 mol de diisocyanate d'isophorone (IPDI) dans un ballon tricol de 250 ml équipé d'un condenseur et d'un agitateur mécanique, ajouter 2 à 3 gouttes de dilaurate de dibutylétain (DBTDL), ajouter 10 ml d'acétone et agiter pour dissoudre. Chauffer un bain d'huile jusqu’à 70°C, prépolymériser pendant 2 h; puis ajouter 0,01 mol de triméthylolaminométhane (THAM) comme unité de ramification, laisser réagir pour ramifier à 70 °C pendant 4 h et obtenir un prépolymère de polyuréthane.
[0031] Synthèse du bloc de polysiloxane : mélanger 0,1 mol de méthacrylate de méthyle (MMA), 0,05 mol d'acrylate de butyle (BA) et 0,02 mol d'agent de couplage silane KH550 dans l'eau pour homogénéiser, ajouter 0,4 g d'émulsifiant (SDS) et préparer une émulsion, agiter un système obtenu à grande vitesse pendant 15 min et disperser aux ultrasons. Puis, mettre l'émulsion dans un ballon tricol de 250 ml équipé d'un condenseur à reflux et d'un agitateur mécanique, ajouter en continu goutte à goutte 0,01 mole d'huile de silicone de hydroxyl au système, et laisser réagir dans un bain d'huile à 70 ° C pendant 4 h pour obtenir une émulsion de polysiloxane.
[0032] Synthèse du polysiloxane-polyuréthane : évaporer l'émulsion de polysiloxane par évaporation rotative pour éliminer l'humidité. Introduire le prépolymère de polyuréthane et le polysiloxane subit d’une évaporation rotative dans un ballon tricol de 250 ml équipé d'un condenseur et d'un agitateur mécanique, ajouter goutte à goutte l'huile de silicone de hydroxyl à 50 ° C, et laisser réagir pendant 1 h en fermant.
Déterminer la teneur en -NCO par la méthode à la di-n-butylamine pour juger un point final de réaction. Évaporer le copolymère obtenu par évaporation rotative pour éliminer des solvants organiques.
[0033] (2) Procédé d’amélioration de flexibilité du revêtement en PVC par le polysiloxane
[0034] Mélanger 2 g de PVC et 20 phr de copolymère de polysiloxane-polyuréthane et 5 phr de stabilisant thermique calcium/zinc à température ambiante, disperser pour homogénéifier, puis dissoudre dans 80 ml de tétrahydrofurane, introduire dans un ballon DEROR0/SARA à trois cols et agiter dans un bain-marie à 40 °C pendant 2h. Sécher la solution ainsi préparée dans un disque de culture propre à température ambiante pendant 7 jours pour éliminer la majeure partie du THE, puis sortir des films solides et laisser dans une étuve à vide pendant 7 jours pour éliminer le THF résiduel. Enfin, presser les échantillons de film à chaud pour former et obtenir un revêtement de PVC. La température de pressage à chaud était de 180°C et la pression de pressage à chaud était de 30 MPa.
[0035] Exemple de réalisation 2
[0036] (1) Synthèse du polysiloxane
[0037] Synthèse du prépolymère de polyuréthane : introduire 0,048 mol de polycarbonate diol 1000 (PCDL1000) et 0,08 mol de diisocyanate d'isophorone (IPDI) dans un ballon tricol de 250 ml équipé d'un condenseur et d'un agitateur mécanique, ajouter 2 à 3 gouttes de dilaurate de dibutylétain (DBTDL), ajouter 10 ml d'acétone et agiter pour dissoudre. Chauffer un bain d'huile jusqu’à 70°C, prépolymériser pendant 2 h; puis ajouter 0,02 mol de triméthylolaminométhane (THAM) comme unité de ramification, laisser réagir pour ramifier à 70 °C pendant 4 h et obtenir un prépolymère de polyuréthane.
[0038] Synthèse du bloc de polysiloxane : mélanger 0,1 mol de méthacrylate de méthyle (MMA), 0,05 mol d'acrylate de butyle (BA) et 0,02 mol d'agent de couplage silane KH550 dans l'eau pour homogénéiser, ajouter 0,4 g d'émulsifiant (SDS) et préparer une émulsion, agiter un système obtenu à grande vitesse pendant 15 min et disperser aux ultrasons. Puis, mettre l'émulsion dans un ballon tricol de 250 ml équipé d'un condenseur à reflux et d'un agitateur mécanique, ajouter en continu goutte à goutte 0,012 mole d'huile de silicone de hydroxyl au système, et laisser réagir dans un bain — d'huile à 70 ° C pendant 4 h pour obtenir une émulsion de polysiloxane.
[0039] Synthèse du polysiloxane-polyuréthane : évaporer l'émulsion de polysiloxane par évaporation rotative pour éliminer l'humidité. Introduire le prépolymère de polyuréthane et le polysiloxane subit d’une évaporation rotative dans un ballon tricol de 250 ml équipé d'un condenseur et d'un agitateur mécanique, ajouter goutte à goutte l'huile de silicone de hydroxyl à 50 ° C, et laisser réagir pendant 1 h en fermant.
Déterminer la teneur en -NCO par la méthode à la di-n-butylamine pour juger un point DEROR2/SARA final de reaction. Évaporer le copolymère obtenu par évaporation rotative pour éliminer des solvants organiques.
[0040] (2) Procédé d’amélioration de flexibilité du revêtement en PVC par le polysiloxane
[0041] Mélanger 2 g de PVC et 20 phr de copolymère de polysiloxane-polyuréthane et 5 phr de stabilisant thermique calcium/zinc à température ambiante, disperser pour homogénéifier, puis dissoudre dans 80 ml de tétrahydrofurane, introduire dans un ballon à trois cols et agiter dans un bain-marie à 40 °C pendant 2h. Sécher la solution ainsi préparée dans un disque de culture propre à température ambiante pendant 7 jours pour éliminer la majeure partie du THE, puis sortir des films solides et laisser dans une étuve à vide pendant 7 jours pour éliminer le THF résiduel. Enfin, presser les échantillons de film à chaud pour former et obtenir un revêtement de PVC. La température de pressage à chaud était de 180°C et la pression de pressage à chaud était de 30 MPa.
[0042] En fin, il faut noter que, les exemples de réalisation ci-dessus ne sont que illustratifs pour décrire la solution technique de la présente demande, mais non limitatifs, bien que la présente demande est décrite en détail en se référant aux exemples de réalisation de préférence, l’homme de l’art comprendra que toutes modifications et remplacements équivalents sur la solution technique de la présente demande sans sortir l’esprit et le cadre de la présente demande sont possibles, qui sont toujour dans le cadre de revendications de la présente demande.

Claims (3)

REVENDICATIONS DEROR2/SARA
1. Procede de preparation d'un polymere de polysiloxane-polyurethane ameliorant la flexibilité du revêtement en PVC, caractérisé en ce que le procédé de préparation du polymère de polysiloxane-polyuréthane est comme suit : (1) ajouter le polyol de polyester, le diisocyanate, un allongeur de chaîne ramifiée et un catalyseur dans une cuve de réaction pour former un système de prépolymère de polyuréthane ; (2) ajouter le monomère acrylate, un agent de couplage silane, un émulsifiant et l'huile de silicone de hydroxyl dans la cuve de réaction pour former blocs de polysiloxane du systeme de prépolymère de polyuréthane.
2. Procédé de préparation d'un polymère de polysiloxane-polyuréthane améliorant la flexibilité du revêtement en PVC selon la revendication 1, caractérisé en ce que, à l’étape (1), le polyol de polyester est un polyol de polyester ayant un poids moléculaire de 800, 1000 et 2000, et le diisocyanate est l'un choisi parmi le diisocyanate d'hexaméthylène et le diisocyanate d'isophorone, l'allongeur de chaîne ramifiée est l'un choisi parmi le triméthylolpropane et le triméthylolaminométhane, le catalyseur est l'un choisi parmi le dilaurate de dibutylétain et l'isooctanoate de zinc,le rapport molaire entre le polyol de polyester, le diisocyanate et l'allongeur de chaîne ramifiée est de 2 : (1-1,2) : (0,25 à 0,5), et par rapport à la fraction massique de l'ensemble du système réactionnel, le proportion du catalyseur est de 2% à 3%.
3. Procédé de préparation d'un polymère de polysiloxane-polyuréthane améliorant la flexibilité du revêtement en PVC selon la revendication 1, caractérisé en ce que, à l’étape (2), le monomère acrylate est deux choisis parmi le méthacrylate de méthyle, l'acrylate de butyle, l'acrylate d'hydroxyéthyle, le methacrylate de glycidyl, l’agent de couplage silane est l'un choisi parmi KH550 et KHS570, l'émulsifiant est l’un choisi parmi le laurylsulfate de sodium, le span 60 et le tween 80, le poids moléculaire de l'huile de silicone de hydroxyl est l'un de 400, 600 et 800, et le rapport molaire entre le monomère acrylate, l'agent de couplage silane, l'émulsifiant et l'huile de silicone de hydroxyl est de (1-2):(1-2):0.02:0.01.
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