CN103275298B - 一种有机硅改性水性聚氨酯树脂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种有机硅改性水性聚氨酯树脂及其制备方法，按质量百分含量计，包含以下组分：15%~20%多元醇、8%~10%异氰酸酯、2%~5%亲水基团、2%~5%有机硅油、0.05%~0.1%催化剂、1%~3%扩链剂、2%~5%封端单体和55%~60%溶剂。各组分含量之和为100%。本发明制备的有机硅改性水性聚氨酯树脂可以用于PVC地板上面，这在国内是首创，该有机硅改性水性聚氨酯树脂用于PVC地板时具有较强的附着力，优良的抗污性、耐黄变性、抗冲击性、耐磨性和柔韧性。

Description

一种有机硅改性水性聚氨酯树脂及其制备方法

技术领域：

本发明涉及一种有机硅改性水性聚氨酯树脂及其制备方法。

技术背景：

水性聚氨酯树脂广泛用于纺织印染加工、皮革加工、粘合剂、家具漆、电泳漆等。但是单一的水性聚氨酯耐高温、耐水性较差，限制了它的推广应用。为了解决这些问题，需要对其进行改性。

有机硅改性水性聚氨酯树脂是以水为主要分散介质的聚合物，具有机械性能良好、粘接强度大、柔韧性好、不燃、无污染、易加工等优点，是一种绿色环保型材料，得到了广泛的应用。通过有机硅改性后的水性聚氨酯树脂具有低温柔顺性好、热稳定性高、耐侯性和耐水性好等优异性能，用有机硅改性的水性聚氨酯树脂可以得到性能优异的环保型绿色材料。这些优异的性能将使有机硅改性水性聚氨酯树脂在涂漆、涂料、皮革涂饰剂、织物整理剂等方面得到广泛的应用，但是现有的这种有机硅改性水性聚氨酯树脂却不适用于PVC地板，因为现有的有机硅改性水性聚氨酯树脂用于PVC地板时其附着力、抗污性、耐黄变性和柔韧性达不到标准。因此需要提供一种适用于PVC地板的有机硅改性水性聚氨酯树脂。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种有机硅改性水性聚氨酯树脂。

本发明的另一目的提供一种有机硅改性水性聚氨酯树脂的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种有机硅改性水性聚氨酯树脂，按质量百分含量计，包含以下组分：15%~20%多元醇、8%~10%异氰酸酯、2%~5%亲水基团、2%~5%有机硅油、0.05%~0.1%催化剂、1%~3%扩链剂、2%~5%封端单体和55%~60%溶剂。各组分含量之和为100%。

所述的多元醇为新戊二醇，1,4-己二酸和聚氧化丙烯二醇中的至少一种。优选为新戊二醇，1,4-己二酸和聚氧化丙烯二醇中至少两种的混合物。

所述的异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯和1，6-己二异氰酸酯中的至少一种。

所述的亲水基团为二羟甲基丙酸。

所述的有机硅油为氨基改性聚有机硅氧烷。

所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡。

所述的扩链剂为1,4-丁二醇或三羟甲基丙烷。

所述的封端单体为丙烯酸羟乙酯；所述的溶剂为去离子水。

上述的有机硅改性水性聚氨酯树脂的制备方法，包括以下步骤：

（1）向反应器中投入15%~20%的多元醇，进行抽真空脱水反应；

（2）加温至50~60℃，滴加8%~10%的异氰酸酯，滴加时间为2~3小时；

（3）继续滴加1%~3%的扩链剂和2%~5%的亲水基团，滴加时间为2~3小时；同时缓慢均匀滴加0.05%~0.1%的催化剂；

（4）继续滴加2%~5%的封端单体，滴加时间为4~5小时；

（5）降温至40~50℃，滴加2%~5%的有机硅油，反应30~50分钟；

（6）加入55%~60%的溶剂，乳化分散均匀即得所述的有机硅改性水性聚氨酯树脂。

本发明选取多种多元醇提供漆膜附着力并兼具柔韧性；选取异氰酸酯提高硬度；选取二羟甲基丙酸提供在水中的稳定性。在制备过程中，根据分子设计原理，采取分部滴加的方式，通过封端控制聚氨酯树脂分子量的大小，克服了聚氨酯树脂在附着力，硬度，柔韧性，冲击性等多方面的矛盾。

本发明所涉及的原料均可通过市场购买获得。

本发明的有益效果：

本发明制备的有机硅改性水性聚氨酯树脂可以用于PVC地板上面，这在国内是首创，该有机硅改性水性聚氨酯树脂用于PVC地板时具有较强的附着力，优良的抗污性、耐黄变性、抗冲击性、耐磨性和柔韧性。

具体实施例

反应原料：

新戊二醇：滁州金源化工

聚氧化丙烯二醇：220聚醚，供应商武汉狮子山涂料厂

1,4-己二酸：江苏欧摩德化工有限公司

甲苯二异氰酸酯：日本三井

1，6-己二异氰酸酯：日本三井

二羟甲基丙酸：东营市三和化工有限公司

氨基改性聚有机硅氧烷：法国罗地亚，广州博涛贸易有限公司

二月桂酸二丁基锡：锡含量：≥ 18.5-19.0wt%，新典化学材料（上海）有限公司

1,4-丁二醇：美国陶氏，质量含量≥ 98%，欣欣精细化工

三羟甲基丙烷：质量分数含量/%≥ 99.0，百川化工（无锡）有限公司

丙烯酸羟乙酯：日本，99.9%，徐州市华锋化工有限公司

实施例1

表1制备有机硅改性水性聚氨酯树脂原料组成

具体制备方法如下：向一个装有搅拌、冷凝器和温度计的500ml四口烧瓶内投入15克新戊二醇和5克聚氧化丙烯二醇，进行抽真空脱水；加温到55℃，滴加10克甲苯二异氰酸酯，滴加时间为2小时；滴加完毕后继续滴加3克1,4-丁二醇和2克二羟甲基丙酸，滴加时间为2~3小时，同时缓慢均匀滴加0.05克二月桂酸二丁基锡；滴加完毕后，继续滴加5克丙烯酸羟乙酯，滴加时间为4小时；降温至45℃，滴加4克氨基改性聚有机硅氧烷，滴加时间为30分钟；滴加完毕后，加入55.95克去离子水，乳化分散即得本发明所述的有机硅改性水性聚氨酯树脂。

实施例2

表2制备有机硅改性水性聚氨酯树脂原料组成

具体制备方法如下：向一个装有搅拌、冷凝器和温度计的500ml四口烧瓶内投入8克新戊二醇和5克聚氧化丙烯二醇以及5克1,4-己二酸，进行抽真空脱水；加温到55℃，滴加8克1，6-己二异氰酸酯，滴加时间为2小时；滴加完毕后继续滴加2克三羟甲基丙烷和4克二羟甲基丙酸，滴加时间为2~3小时，同时缓慢均匀滴加0.08克二月桂酸二丁基锡；滴加完毕后，继续滴加4克丙烯酸羟乙酯，滴加时间为4小时；降温至45℃，滴加5克氨基改性聚有机硅氧烷，滴加时间为30分钟；滴加完毕后，加入58.92克去离子水，乳化分散即得本发明所述的有机硅改性水性聚氨酯树脂。

将实施例1和实施例2制备的有机硅改性水性聚氨酯树脂应用于PVC地板，其质量检测结果或使用效果，如下表：

Claims (16)

1.一种有机硅改性水性聚氨酯树脂，其特征在于：按质量百分含量计，包含以下组分：15%~20%多元醇、8%~10%异氰酸酯、2%~5%亲水基团、2%~5%有机硅油、0.05%~0.1%催化剂、1%~3%扩链剂、2%~5%封端单体和55%~60%溶剂；

所述的多元醇为新戊二醇和聚氧化丙烯二醇中的至少一种；

采用以下步骤制备：

（1）向反应器中投入15%~20%的多元醇，进行抽真空脱水反应；

（2）加温至50~60℃，滴加8%~10%的异氰酸酯，滴加时间为2~3小时；

（3）继续滴加1%~3%的扩链剂和2%~5%的亲水基团，滴加时间为2~3小时；同时缓慢均匀滴加0.05%~0.1%的催化剂；

（4）继续滴加2%~5%的封端单体，滴加时间为4~5小时；

（5）降温至40~50℃，滴加2%~5%的有机硅油，反应30~50分钟；

（6）加入55%~60%的溶剂，乳化分散均匀即得所述的有机硅改性水性聚氨酯树脂。

2.根据权利要求1所述的有机硅改性水性聚氨酯树脂，其特征在于：所述的异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯和1，6-己二异氰酸酯中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的有机硅改性水性聚氨酯树脂，其特征在于：所述的亲水基团为二羟甲基丙酸。

4.根据权利要求1所述的有机硅改性水性聚氨酯树脂，其特征在于：所述的有机硅油为氨基改性聚有机硅氧烷。

5.根据权利要求1所述的有机硅改性水性聚氨酯树脂，其特征在于：所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡。

6.根据权利要求1所述的有机硅改性水性聚氨酯树脂，其特征在于：所述的扩链剂为1,4-丁二醇或三羟甲基丙烷。

7.根据权利要求1所述的有机硅改性水性聚氨酯树脂，其特征在于：所述的封端单体为丙烯酸羟乙酯；所述的溶剂为去离子水。

8.权利要求1所述的有机硅改性水性聚氨酯树脂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）向反应器中投入15%~20%的多元醇，进行抽真空脱水反应；

（2）加温至50~60℃，滴加8%~10%的异氰酸酯，滴加时间为2~3小时；

（3）继续滴加1%~3%的扩链剂和2%~5%的亲水基团，滴加时间为2~3小时；同时缓慢均匀滴加0.05%~0.1%的催化剂；

（4）继续滴加2%~5%的封端单体，滴加时间为4~5小时；

（5）降温至40~50℃，滴加2%~5%的有机硅油，反应30~50分钟；

（6）加入55%~60%的溶剂，乳化分散均匀即得所述的有机硅改性水性聚氨酯树脂。

9.一种有机硅改性水性聚氨酯树脂，其特征在于：按质量百分含量计，由以下组分组成：15%~20%1,4-己二酸、8%~10%异氰酸酯、2%~5%亲水基团、2%~5%有机硅油、0.05%~0.1%催化剂、1%~3%扩链剂、2%~5%封端单体和55%~60%溶剂；

采用以下步骤制备：

（1）向反应器中投入15%~20%的1,4-己二酸，进行抽真空脱水反应；

（2）加温至50~60℃，滴加8%~10%的异氰酸酯，滴加时间为2~3小时；

（3）继续滴加1%~3%的扩链剂和2%~5%的亲水基团，滴加时间为2~3小时；同时缓慢均匀滴加0.05%~0.1%的催化剂；

（4）继续滴加2%~5%的封端单体，滴加时间为4~5小时；

（5）降温至40~50℃，滴加2%~5%的有机硅油，反应30~50分钟；

（6）加入55%~60%的溶剂，乳化分散均匀即得所述的有机硅改性水性聚氨酯树脂。

10.根据权利要求9所述的有机硅改性水性聚氨酯树脂，其特征在于：所述的异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯和1，6-己二异氰酸酯中的至少一种。

11.根据权利要求9所述的有机硅改性水性聚氨酯树脂，其特征在于：所述的亲水基团为二羟甲基丙酸。

12.根据权利要求9所述的有机硅改性水性聚氨酯树脂，其特征在于：所述的有机硅油为氨基改性聚有机硅氧烷。

13.根据权利要求9所述的有机硅改性水性聚氨酯树脂，其特征在于：所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡。

14.根据权利要求9所述的有机硅改性水性聚氨酯树脂，其特征在于：所述的扩链剂为1,4-丁二醇或三羟甲基丙烷。

15.根据权利要求9所述的有机硅改性水性聚氨酯树脂，其特征在于：所述的封端单体为丙烯酸羟乙酯；所述的溶剂为去离子水。

16.权利要求9所述的有机硅改性水性聚氨酯树脂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）向反应器中投入15%~20%的1,4-己二酸，进行抽真空脱水反应；

（2）加温至50~60℃，滴加8%~10%的异氰酸酯，滴加时间为2~3小时；

（3）继续滴加1%~3%的扩链剂和2%~5%的亲水基团，滴加时间为2~3小时；同时缓慢均匀滴加0.05%~0.1%的催化剂；

（4）继续滴加2%~5%的封端单体，滴加时间为4~5小时；

（5）降温至40~50℃，滴加2%~5%的有机硅油，反应30~50分钟；

（6）加入55%~60%的溶剂，乳化分散均匀即得所述的有机硅改性水性聚氨酯树脂。