CN104710642B - 一种聚氨酯膜的表面改性剂及其制备方法 - Google Patents
一种聚氨酯膜的表面改性剂及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种聚氨酯膜的表面改性剂及其制备方法，首先制备得到含氟硅的二醛，然后将其与光引发剂和水通过复配得到聚氨酯膜的表面改性剂，醛基可以与聚氨酯膜上的基团反应，会增加聚氨酯膜表面的固化交联程度，同时，会使含氟硅的基团紧紧的附着在聚氨酯膜表面，这就会起到了对聚氨酯膜表面改性的作用，可以大大增强聚氨酯膜改性表面的抗划痕和拒水拒油等性能，使聚氨酯膜的应用范围大大增强。
Description
技术领域
本发明涉及一种表面改性剂及其制备方法，尤其是一种聚氨酯膜的表面改性剂及其制备方法。
背景技术
聚氨酯是有软链段硬链段形成的嵌段共聚物，通过调节聚氨酯嵌段成分比例改变其弹性、硬度和亲水性，制得的聚氨酯薄膜具有高拉力、强韧性、防水透气性、耐老化性等等优良性能，因此广泛用于医疗卫生，专用服装，以及工业邻域如飞机零部件，安全防弹玻璃等等。
聚氨酯膜具有众多优异的性能，但是其质地一般较软，存在易划伤，不耐磨损等缺点，在某些应用方面，上述缺点会导致其外观不佳、保护性能减弱、使用寿命缩短等众多问题。虽然通过改变过其交联程度等方式也可以对其软硬度方面进行影响，但是在此过程中对聚氨酯膜的总体的性能的影响较大，而对其表面进行改性的方法仅是对表面进行改性，对聚氨酯膜的其他性能相对影响不大，同时也能起到很好的改性作用，通过对聚氨酯膜的表面改性可以使得聚氨酯膜的表面的硬度、抗划痕性能和拒水拒油等性能大幅度增强，这就对聚氨酯膜的使用寿命、保护性能等起到了促进的作用，有利于扩大聚氨酯的应用范围。
发明内容
本发明的目的是提供一种聚氨酯膜的表面改性剂及其制备方法，首先制备得到含氟硅的二醛，然后再将其与光催化剂和水进行复配得到聚氨酯膜的表面改性剂，醛基可以与聚氨酯膜上的基团反应，会增加聚氨酯膜表面的固化交联程度，同时，会使含氟硅的基团紧紧的附着在聚氨酯膜表面，这就会起到了对聚氨酯表面改性的作用，大大增加聚氨酯表面的抗划痕等性能。
本发明的一种聚氨酯膜的表面改性剂为含氟硅的二醛和光引发剂的水溶液，按质量比，所述含氟硅的二醛:光引发剂:水＝46～48:0.5～1:50，所述含氟硅的二醛的结构式为：
制备得到的含氟硅的二醛的端基为醛基，醛基可以与聚氨酯膜中的未反应完全的-NH-键发生反应，从而使得含氟硅的链段，牢牢地附着在聚氨酯膜的表面，大大增加聚氨酯表面的性能，反应原理如下所示：
如上所述的一种聚氨酯膜的表面改性剂，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮，是无黄变光引发剂，引发效率较好，同时不会造成所述改性膜的颜色的变化。
一种聚氨酯膜的表面改性剂的制备方法，包括以下步骤：
1)3-羟基-2,4-二(三氟甲基)-丁醛的合成；
将3,3,3-三氟丙醛和NaOH溶液混合，反应，分离提纯，得到3-羟基-2,4-二(三氟甲基)-丁醛，结构式为：
2)含氟硅的二醛的合成；
然后将所述3-羟基-2,4-二(三氟甲基)-丁醛与1,1,3,3,5,5,7,7-八甲基-1,7-四硅氧烷二醇加入丙酮中，反应，分离提纯，得到含氟硅的二醛；
3)聚氨酯膜的表面改性剂的制备；
将含氟硅的二醛、光引发剂和水共混配成均匀溶液，制备得到所述聚氨酯膜的表面改性剂。
如上所述的一种聚氨酯膜的表面改性剂的制备方法，步骤1)中，所述NaOH溶液的浓度为2～4mol/L，在该浓度范围内，NaOH可以很好的引发反应，并且为反应的进行提供良好的碱性环境；所述3,3,3-三氟丙醛和NaOH溶液按质量比为1:5～7，反应温度为40～50℃，反应时间为2～3h，在该原料比、反应温度和反应时间的条件下，所得到的3-羟基-2,4-二(三氟甲基)-丁醛的转化率较高。
如上所述的一种聚氨酯膜的表面改性剂的制备方法，步骤2)中，所述3-羟基-2,4-二(三氟甲基)-丁醛和1,1,3,3,5,5,7,7-八甲基-1,7-四硅氧烷二醇按摩尔比为3～4:1，所述丙酮和1,1,3,3,5,5,7,7-八甲基-1,7-四硅氧烷二醇按质量比为5～10:1，反应温度为50～60℃，反应时间为3～5h，控制3-羟基-2,4-二(三氟甲基)-丁醛过量，适当的反应条件，增加反应的转化率，确保最终产物为含氟硅的二醛。
有益效果：
本发明提供的一种聚氨酯膜的表面改性剂的制备方法简便，改性效果好，可以很好的应用于聚氨酯膜的表面改性，提高其表面抗划痕等性能，增强了聚氨酯膜的保护性能和使用寿命等，有利于增大聚氨酯膜的应用范围。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的一种聚氨酯膜的表面改性剂，聚氨酯膜的表面改性剂为含氟硅的二醛和光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮的水溶液，按质量比，含氟硅的二醛:光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮:水＝46～48:0.5～1:50，含氟硅的二醛的结构式为：
实施例1
一种聚氨酯膜的表面改性剂的制备方法，包括以下步骤：
1)3-羟基-2,4-二(三氟甲基)-丁醛的合成；
将3,3,3-三氟丙醛和浓度为2mol/L为的NaOH溶液混合，3,3,3-三氟丙醛和NaOH溶液按质量比为1:5，然后经反应，反应温度为40℃，反应时间为2h，分离提纯，得到3-羟基-2,4-二(三氟甲基)-丁醛，结构式为：
2)含氟硅的二醛的合成；
然后将3-羟基-2,4-二(三氟甲基)-丁醛与1,1,3,3,5,5,7,7-八甲基-1,7-四硅氧烷二醇加入丙酮中，3-羟基-2,4-二(三氟甲基)-丁醛和1,1,3,3,5,5,7,7-八甲基-1,7-四硅氧烷二醇摩尔比为3:1，丙酮与1,1,3,3,5,5,7,7-八甲基-1,7-四硅氧烷二醇质量比为5:1,反应，反应温度为50℃，反应时间为3h,分离提纯，得到含氟硅的二醛；
3)聚氨酯膜的表面改性剂的制备；
将含氟硅的二醛、光引发剂和水共混配成均匀溶液，制备得到聚氨酯膜的表面改性剂,该聚氨酯膜的表面改性剂为含氟硅的二醛和光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮的水溶液，按质量比，含氟硅的二醛:光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮:水＝46:0.5:50，含氟硅的二醛的结构式为：
实施例2
一种聚氨酯膜的表面改性剂的制备方法，包括以下步骤：
1)3-羟基-2,4-二(三氟甲基)-丁醛的合成；
将3,3,3-三氟丙醛和浓度为4mol/L为的NaOH溶液混合，3,3,3-三氟丙醛和NaOH溶液按质量比为1:7，然后经反应，反应温度为50℃，反应时间为3h，分离提纯，得到3-羟基-2,4-二(三氟甲基)-丁醛，结构式为：
2)含氟硅的二醛的合成；
然后将3-羟基-2,4-二(三氟甲基)-丁醛与1,1,3,3,5,5,7,7-八甲基-1,7-四硅氧烷二醇加入丙酮中，3-羟基-2,4-二(三氟甲基)-丁醛和1,1,3,3,5,5,7,7-八甲基-1,7-四硅氧烷二醇摩尔比为4:1，丙酮与1,1,3,3,5,5,7,7-八甲基-1,7-四硅氧烷二醇质量比为10:1,反应，反应温度为60℃，反应时间为5h,分离提纯，得到含氟硅的二醛；
3)聚氨酯膜的表面改性剂的制备；
将含氟硅的二醛、光引发剂和水共混配成均匀溶液，制备得到聚氨酯膜的表面改性剂,该聚氨酯膜的表面改性剂为含氟硅的二醛和光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮的水溶液，按质量比，含氟硅的二醛:光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮:水＝48:1:50，含氟硅的二醛的结构式为：
实施例3
一种聚氨酯膜的表面改性剂的制备方法，包括以下步骤：
1)3-羟基-2,4-二(三氟甲基)-丁醛的合成；
将3,3,3-三氟丙醛和浓度为3mol/L为的NaOH溶液混合，3,3,3-三氟丙醛和NaOH溶液按质量比为1:6，然后经反应，反应温度为45℃，反应时间为2.5h，分离提纯，得到3-羟基-2,4-二(三氟甲基)-丁醛，结构式为：
2)含氟硅的二醛的合成；
然后将3-羟基-2,4-二(三氟甲基)-丁醛与1,1,3,3,5,5,7,7-八甲基-1,7-四硅氧烷二醇加入丙酮中，3-羟基-2,4-二(三氟甲基)-丁醛和1,1,3,3,5,5,7,7-八甲基-1,7-四硅氧烷二醇摩尔比为3.5:1，丙酮与1,1,3,3,5,5,7,7-八甲基-1,7-四硅氧烷二醇质量比为8:1,反应，反应温度为55℃，反应时间为4h,分离提纯，得到含氟硅的二醛；
3)聚氨酯膜的表面改性剂的制备；
将含氟硅的二醛、光引发剂和水共混配成均匀溶液，制备得到聚氨酯膜的表面改性剂,该聚氨酯膜的表面改性剂为含氟硅的二醛和光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮的水溶液，按质量比，含氟硅的二醛:光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮:水＝47:0.8:50，含氟硅的二醛的结构式为：
实施例4
一种聚氨酯膜的表面改性剂的制备方法，包括以下步骤：
1)3-羟基-2,4-二(三氟甲基)-丁醛的合成；
将3,3,3-三氟丙醛和浓度为2.5mol/L为的NaOH溶液混合，3,3,3-三氟丙醛和NaOH溶液按质量比为1:7，然后经反应，反应温度为50℃，反应时间为2h，分离提纯，得到3-羟基-2,4-二(三氟甲基)-丁醛，结构式为：
2)含氟硅的二醛的合成；
然后将3-羟基-2,4-二(三氟甲基)-丁醛与1,1,3,3,5,5,7,7-八甲基-1,7-四硅氧烷二醇加入丙酮中，3-羟基-2,4-二(三氟甲基)-丁醛和1,1,3,3,5,5,7,7-八甲基-1,7-四硅氧烷二醇摩尔比为3:1，所述丙酮与1,1,3,3,5,5,7,7-八甲基-1,7-四硅氧烷二醇质量比为5:1,反应，反应温度为55℃，反应时间为3.5h,分离提纯，得到含氟硅的二醛；
3)聚氨酯膜的表面改性剂的制备；
将含氟硅的二醛、光引发剂和水共混配成均匀溶液，制备得到聚氨酯膜的表面改性剂,该聚氨酯膜的表面改性剂为含氟硅的二醛和光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮的水溶液，按质量比，含氟硅的二醛:光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮:水＝48:0.5:50，含氟硅的二醛的结构式为：
实施例5
一种聚氨酯膜的表面改性剂的制备方法，包括以下步骤：
1)3-羟基-2,4-二(三氟甲基)-丁醛的合成；
将3,3,3-三氟丙醛和浓度为3mol/L为的NaOH溶液混合，3,3,3-三氟丙醛和NaOH溶液按质量比为1:5.5，然后经反应，反应温度为45℃，反应时间为2.5h，分离提纯，得到3-羟基-2,4-二(三氟甲基)-丁醛，结构式为：
2)含氟硅的二醛的合成；
然后将3-羟基-2,4-二(三氟甲基)-丁醛与1,1,3,3,5,5,7,7-八甲基-1,7-四硅氧烷二醇加入丙酮中，3-羟基-2,4-二(三氟甲基)-丁醛和1,1,3,3,5,5,7,7-八甲基-1,7-四硅氧烷二醇摩尔比为3.6:1，丙酮与1,1,3,3,5,5,7,7-八甲基-1,7-四硅氧烷二醇质量比为6.5:1,反应，反应温度为55℃，反应时间为4h,分离提纯，得到含氟硅的二醛；
3)聚氨酯膜的表面改性剂的制备；
将含氟硅的二醛、光引发剂和水共混配成均匀溶液，制备得到聚氨酯膜的表面改性剂,该聚氨酯膜的表面改性剂为含氟硅的二醛和光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮的水溶液，按质量比，含氟硅的二醛:光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮:水＝47:0.8:50，含氟硅的二醛的结构式为：
实施例6
一种聚氨酯膜的表面改性剂的制备方法，包括以下步骤：
1)3-羟基-2,4-二(三氟甲基)-丁醛的合成；
将3,3,3-三氟丙醛和浓度为2.5mol/L为的NaOH溶液混合，3,3,3-三氟丙醛和NaOH溶液按质量比为1:6.5，然后经反应，反应温度为50℃，反应时间为2h，分离提纯，得到3-羟基-2,4-二(三氟甲基)-丁醛，结构式为：
2)含氟硅的二醛的合成；
然后将3-羟基-2,4-二(三氟甲基)-丁醛与1,1,3,3,5,5,7,7-八甲基-1,7-四硅氧烷二醇加入丙酮中，3-羟基-2,4-二(三氟甲基)-丁醛和1,1,3,3,5,5,7,7-八甲基-1,7-四硅氧烷二醇摩尔比为3:1，所述丙酮与1,1,3,3,5,5,7,7-八甲基-1,7-四硅氧烷二醇质量比为6:1,反应，反应温度为55℃，反应时间为3.5h,分离提纯，得到含氟硅的二醛；
3)聚氨酯膜的表面改性剂的制备；
将含氟硅的二醛、光引发剂和水共混配成均匀溶液，制备得到聚氨酯膜的表面改性剂,该聚氨酯膜的表面改性剂为含氟硅的二醛和光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮的水溶液，按质量比，含氟硅的二醛:光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮:水＝48:0.5:50，含氟硅的二醛的结构式为：
Claims (5)
1.一种聚氨酯膜的表面改性剂，其特征是：所述聚氨酯膜的表面改性剂为含氟硅的二醛和光引发剂的水溶液，按质量比，所述含氟硅的二醛:光引发剂:水＝46～48:0.5～1:50，所述含氟硅的二醛的结构式为：
2.根据权利要求1所述的一种聚氨酯膜的表面改性剂，其特征在于，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮。
3.一种聚氨酯膜的表面改性剂的制备方法，其特征在是包括以下步骤：
1)3-羟基-2,4-二(三氟甲基)-丁醛的合成；
将3,3,3-三氟丙醛和NaOH溶液混合，反应，分离提纯，得到3-羟基-2,4-二(三氟甲基)-丁醛，结构式为：
2)含氟硅的二醛的合成；
然后将所述3-羟基-2,4-二(三氟甲基)-丁醛与1,1,3,3,5,5,7,7-八甲基-1,7-四硅氧烷二醇加入丙酮中，反应，分离提纯，得到含氟硅的二醛；
3)聚氨酯膜的表面改性剂的制备；
将含氟硅的二醛、光引发剂和水共混配成均匀溶液，制备得到所述聚氨酯膜的表面改性剂。
4.根据权利要求3所述的一种聚氨酯膜的表面改性剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述NaOH溶液的浓度为2～4mol/L，所述3,3,3-三氟丙醛和NaOH溶液按质量比为1:5～7，反应温度为40～50℃，反应时间为2～3h。
5.根据权利要求3所述的一种聚氨酯膜的表面改性剂的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述3-羟基-2,4-二(三氟甲基)-丁醛和1,1,3,3,5,5,7,7-八甲基-1,7-四硅氧烷二醇按摩尔比为3～4:1，所述丙酮与1,1,3,3,5,5,7,7-八甲基-1,7-四硅氧烷二醇按质量比为5～10:1，反应温度为50～60℃，反应时间为3～5h。
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