CN107674486B - 一种聚酯改性有机硅流平剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚酯改性有机硅流平剂及其制备方法，该流平剂由端氢聚二甲基硅氧烷、单端烯丙基聚己内酯在催化剂作用下，通过催化加成反应得到，其中端氢聚二甲基硅氧烷与单端烯丙基聚己内酯的摩尔比为1～1.5:2；催化剂占总物料的质量分数为0.001‑0.005％，上述聚酯改性有机硅流平剂含有的伯羟基可与树脂基料反应，成膜后实现活性成分在涂层表面的锚定，具有优异的耐热性，可以以溶液、水乳液或100％原液的形式进行使用。
Description
技术领域
本发明涉及新材料化学合成领域，尤其涉及一种聚酯改性有机硅流平剂及其制备方法。
背景技术
流平剂是一种常用的涂料助剂，是一种能够定向排列在液/气界面的表面活性物质，与涂料体系具有有限相容性，在涂装过程中很容易迁移至涂膜表面形成一层低表面能的界面，从而控制涂膜的表面状态，避免涂膜表面发生桔皮、缩孔、浮色发花、流挂、刷痕等问题。根据化学结构的不同，具有这种表面控制能力的流平剂可以分为三大类：丙烯酸类、有机硅类和氟碳化合物类。有机硅类流平剂有良好的基材润湿和防缩孔性，可以改善流平性、光泽度以及表面滑爽性等。聚二甲基硅氧烷可以提高对基材的润湿性而且控制表面流动，起到改善流平效果的作用，引入有机基团有助于改善聚硅氧烷和涂料树脂的相容性，即使提高浓度也不会产生不相容的副作用。专利CN105315757B以侧链含氢硅油和烯丙基聚醚为原料，采用硅氢加成的制备方法，得到了一种侧链聚醚改性聚二甲基硅氧烷流平剂，具有良好的流平性及稳定性；专利CN 101386722 B以自制的含氢硅油与单端烯丙基聚醚和其他烯烃化合物为原料，经加成聚合反应制备有机基改性聚二硅氧烷流平剂，采用该流平剂的涂膜透明性平整性好，光泽好，手感爽滑。但目前对有机硅的有机改性多采用聚醚化合物，耐热较差，不适合于耐高温体系，此外，流平剂与树脂的结合力不强，成膜后浮于表层的有效物质易损失，长效性不佳。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种聚酯改性有机硅流平剂，其含有的伯羟基可与树脂基料反应，成膜后实现活性成分在涂层表面的锚定。
本发明的目的之二在于提供上述聚酯改性有机硅流平剂的制备方法，其具有操作简便，便于工业化生产的特点。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种聚酯改性有机硅流平剂，该流平剂由端氢聚二甲基硅氧烷、单端烯丙基聚己内酯在催化剂作用下，通过催化加成反应得到，其中端氢聚二甲基硅氧烷与单端烯丙基聚己内酯的摩尔比为1～1.5:2；催化剂占总物料的质量分数为0.001～0.005％。
进一步的，所述的端氢聚二甲基硅氧烷结构式为H(CH3)2SiO[(CH3)2SiO]mSi(CH3)2H，其中m为7～21。
进一步的，所述的单端烯丙基聚己内酯结构式为CH2＝CHCOO(CH2)2O[CO(CH2)5O]nH，其中n为1～10。
进一步的，所述催化剂为Karstedt催化剂。
上述聚酯改性有机硅流平剂的制备方法，包括如下步骤：
1)将端氢聚二甲基硅氧烷与单端烯丙基聚己内酯混合，加入溶剂直至混合物澄清；
2)将步骤1)所得溶液升温至60-90℃，加入Karstedt催化剂，搅拌反应3-10小时；
3)将步骤2)中的反应液分液取下层清液，减压蒸馏除去低沸物，得到聚酯改性有机硅流平剂。
进一步的，所述溶剂选自甲苯、乙酸乙酯、异丙醇、四氢呋喃中的一种。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
1、本发明提供的聚酯改性有机硅流平剂含有的伯羟基可与树脂基料反应，成膜后实现活性成分在涂层表面的锚定。
2、本发明提供的聚酯改性有机硅流平剂具有优异的耐热性，可耐温280℃。
3、本发明提供的聚酯改性有机硅流平剂具有优异的流平效果，可以以溶液、水乳液或100％原液的形式进行使用。
4、本发明提供的制备方法简单易行，便于工业化生产。
具体实施方式
下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
一种聚酯改性有机硅流平剂，该流平剂由端氢聚二甲基硅氧烷、单端烯丙基聚己内酯在催化剂作用下，通过催化加成反应得到，其中端氢聚二甲基硅氧烷与单端烯丙基聚己内酯的摩尔比为1～1.5:2；催化剂占总物料的质量分数为0.001-0.005％。
所述的端氢聚二甲基硅氧烷结构式为H(CH3)2SiO[(CH3)2SiO]mSi(CH3)2H，其中m为7～21。
所述的单端烯丙基聚己内酯结构式为CH2＝CHCOO(CH2)2O[CO(CH2)5O]nH，其中n为1～10。
所述催化剂为Karstedt催化剂，所述的Karstedt催化剂由以下制备方法得到：
在干燥的100mL三口烧瓶中，氮气保护下依次加入1.225g氯铂酸(H2PtCl6·6H2O)，13.33g四甲基二乙烯基硅氧烷(MviMvi)，20g乙醇，4.768g碳酸氢钠，氮气保护下搅拌回流25min，颜色由橙红色变为微黄色。静置15h，上层清液无色。过滤，沉淀用乙醇洗，合并滤液及洗液，抽除可挥发组分，得到2mL左右油状物，加入100mL甲苯稀释，得到黄色Karstedt催化剂甲苯溶液。
上述聚酯改性有机硅流平剂的制备方法，包括如下步骤：
1)将端氢聚二甲基硅氧烷与单端烯丙基聚己内酯混合，加入溶剂直至混合物澄清；
2)将步骤1)所得溶液升温至60-90℃，加入Karstedt催化剂，搅拌反应3-10小时；
3)将步骤2)中的反应液分液取下层清液，减压蒸馏除去低沸物，得到聚酯改性有机硅流平剂。
所述溶剂选自甲苯、乙酸乙酯、异丙醇、四氢呋喃中的一种。
实施例1
将1摩尔份端氢聚二甲基硅氧烷(分子量652，m＝7)与2摩尔份单端烯丙基聚己内酯(分子量686，n＝5)混合，加入甲苯直至混合物澄清，升温至90℃，加入Karstedt催化剂(占总物料质量分数0.005％)，搅拌反应3小时，分液取下层清液，真空度0.09MPa减压蒸馏除去低沸物，得到聚酯改性有机硅流平剂。
实施例2
将1.1摩尔份端氢聚二甲基硅氧烷(分子量874，m＝10)与2摩尔份单端烯丙基聚己内酯(分子量344，n＝2)混合，加入乙酸乙酯直至混合物澄清，升温至70℃，加入Karstedt催化剂(占总物料质量分数0.002％)，搅拌反应6小时，分液取下层清液，真空度0.09MPa减压蒸馏除去低沸物，得到聚酯改性有机硅流平剂。
实施例3
将1.5摩尔份端氢聚二甲基硅氧烷(分子量1614，m＝20)与2摩尔份单端烯丙基聚己内酯(分子量1256，n＝10)混合，加入异丙醇直至混合物澄清，升温至80℃，加入Karstedt催化剂(占总物料质量分数0.001％)，搅拌反应10小时，分液取下层清液，真空度0.09MPa减压蒸馏除去低沸物，得到聚酯改性有机硅流平剂。
实施例4
将1.2摩尔份端氢聚二甲基硅氧烷(分子量726，m＝8)与2摩尔份单端烯丙基聚己内酯(分子量230，n＝1)混合，加入四氢呋喃直至混合物澄清，升温至60℃，加入Karstedt催化剂(占总物料质量分数0.002％)，搅拌反应6小时，分液取下层清液，真空度0.09MPa减压蒸馏除去低沸物，得到聚酯改性有机硅流平剂。
实施例5
通过选用有机硅改性聚酯涂料(Geelhwa 2600)，来评价本发明所述聚酯改性有机硅流平剂的性能。
有机硅改性聚酯涂料的组成：60wt％有机硅改性聚酯树脂，30wt％碳黑，10wt％乙二醇乙醚醋酸酯。
按有机硅改性聚酯涂料的0.2wt％分别加入实施例1-4的聚酯改性有机硅流平剂、国产产品Ⅰ和进口产品Ⅱ，国产产品Ⅰ为聚醚改性有机硅流平剂；进口产品Ⅱ为聚丙烯酸酯改性有机硅流平剂；搅拌均匀，涂覆在11cm*7cm*0.2cm的铝板上，在150℃表干5分钟，然后在280℃条件下烘烤10分钟，固化成膜，制成15μm厚的涂膜。
流平性评估：采用雾影光泽度仪测量涂膜的20°光泽度，光泽度值越高，说明涂膜的光泽度越高；采用桔皮仪测量涂膜的鲜映性，DOI值越高，说明涂膜的表面越光滑。
耐热性评估：采用视觉鉴定涂膜表面的颜色变化，以1-5表示黄变程度，1表示不黄变，5表示严重黄变。
流平性和耐热性评估的结果见表1。
表1流平性和耐热性的评估结果
从表1可知，与未加流平剂、以及添加国产产品Ⅰ和进口产品Ⅱ的实施例相比较，使用了本发明的聚酯改性有机硅流平剂之后，涂膜的光泽度值和DOI值更高，说明具有更好的光泽度和鲜映性，进而说明流平性更佳；由于测试的涂料需要在280℃下烘烤固化成膜，添加国产产品Ⅰ和进口产品Ⅱ的涂膜出现了严重的黄变，而添加本发明的聚酯改性有机硅流平剂，涂膜未发生黄变，说明具有优异的耐热性，可耐温280℃。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (1)
1. 聚酯改性有机硅作为流平剂的应用，其特征在于，该聚酯改性有机硅由端氢聚二甲基硅氧烷、单端丙烯酸基聚己内酯在催化剂作用下，通过催化加成反应得到，其中端氢聚二甲基硅氧烷与单端丙烯酸基聚己内酯的摩尔比为1~1.5:2；催化剂占总物料的质量分数为0.001~0.005%；所述的端氢聚二甲基硅氧烷结构式为H(CH3)2SiO[(CH3)2SiO]mSi(CH3)2H，m为7~21；所述的单端丙烯酸基聚己内酯结构式为CH2=CHCOO(CH2)2O[CO(CH2)5O]nH，n 为1~10；所述催化剂为Karstedt催化剂；所述聚酯改性有机硅含有伯羟基；
该聚酯改性有机硅的制备方法包括如下步骤：
1）将端氢聚二甲基硅氧烷与单端丙烯酸基聚己内酯混合，加入溶剂直至混合物澄清；所述溶剂选自甲苯、乙酸乙酯、异丙醇、四氢呋喃中的一种；
2）将步骤1）所得溶液升温至60-90℃，加入Karstedt 催化剂，搅拌反应3-10 小时；
3）将步骤2）中的反应液分液取下层清液，减压蒸馏除去低沸物，得到聚酯改性有机硅；
该Karstedt 催化剂由以下制备方法得到：在干燥的100mL三口烧瓶中，氮气保护下依次加入1.225g氯铂酸，13.33g四甲基二乙烯基硅氧烷，20g乙醇，4.768g碳酸氢钠，氮气保护下搅拌回流25min；静置15h，上层清液无色，过滤，沉淀用乙醇洗，合并滤液及洗液，抽除可挥发组分，得到2mL油状物，加入100mL甲苯稀释，得到黄色Karstedt催化剂甲苯溶液。
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