TW202208521A - 有機矽改質的聚氨酯樹脂及其製造方法 - Google Patents

有機矽改質的聚氨酯樹脂及其製造方法 Download PDF

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Abstract

本發明公開一種有機矽改質的聚氨酯樹脂及其製造方法。有機矽改質的聚氨酯樹脂包含有機矽成分，其是通過將具有下列式（I）表式的一第一有機矽擴鏈劑及式（II）表式的一第二有機矽擴鏈劑、於一聚合反應中、化學鍵結至聚氨酯樹脂的分子結構中：
Figure 109128740-A0101-11-0001-1
其中，R11 為-CH2 CH2 -或-CH2 CH(CH3 )-之取代基。 其中，n1 是介於0至50之間的正整數，m1 是介於0至50之間的正整數，並且x1 是介於4至100之間的正整數。
Figure 109128740-A0101-11-0001-2
其中，R21 為-CH3 或-CH2 CH3 之取代基，R22 為-CH2 CH2 CH2 -之取代基，並且R23 為-CH2 CH2 -或-CH2 CH(CH3 )-之取代基。 其中，n2 是介於6至130之間的正整數，並且m2 是介於4至50之間的正整數。

Description

有機矽改質的聚氨酯樹脂及其製造方法
本發明涉及一種聚氨酯樹脂及其製造方法，特別是涉及一種有機矽改質的聚氨酯樹脂及其製造方法。
聚氨酯樹脂的應用領域相當廣泛，例如：合成皮的面料或表面處理劑。當聚氨酯樹脂應用於合成皮（如：PVC膠皮、PU合成皮）的面料或表面處理劑時，聚氨酯樹脂中通常會添加有機矽助劑，以改善合成皮的皮料手感，並且可以提升合成皮皮料的防黏、耐水、及耐磨…等特性。
在現有技術中，有機矽助劑主要是以物理混合的方式添加至聚氨酯樹脂中。然而，由於有機矽助劑中的有機矽成分與聚氨酯樹脂之間的相容性不佳，所以利用物理混合的方式添加有機矽助劑，其容易使得有機矽成分自材料的表面析出。
舉例來說，在聚氨酯樹脂應用於合成皮的面料或表面處理劑的情況中，利用物理混合的方式添加有機矽助劑將使得合成皮的皮料表面容易出現出油的情況（因有機矽成分自材料的表面析出）。另外，合成皮在機械的作用或長期洗滌的作用下，合成皮皮料表面的性能也容易遭受到破壞。
於是，本發明人有感上述缺陷可改善，乃特潛心研究並配合科學原理的運用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺陷的本發明。
本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種有機矽改質的聚氨酯樹脂及其製造方法。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是，提供一種有機矽改質的聚氨酯樹脂，其特徵在於，所述有機矽改質的聚氨酯樹脂包含有機矽成分，其是通過將具有下列式（I）表式的一第一有機矽擴鏈劑及式（II）表式的一第二有機矽擴鏈劑、於一聚合反應中、化學鍵結至聚氨酯樹脂的分子結構中：
Figure 02_image001
其中，R11 為-CH2 CH2 -或-CH2 CH(CH3 )-之取代基；
其中，n1 是介於0至50之間的正整數，m1 是介於0至50之間的正整數，並且x1 是介於4至100之間的正整數；
Figure 02_image003
其中，R21 為-CH3 或-CH2 CH3 之取代基，R22 為-CH2 CH2 CH2 -之取代基，並且R23 為-CH2 CH2 -或-CH2 CH(CH3 )-之取代基；
其中，n2 是介於6至130之間的正整數，並且m2 是介於4至50之間的正整數。
優選地，具有所述式（I）的所述第一有機矽擴鏈劑為其兩端分別具有羥基（-OH）的聚醚-聚矽氧烷共聚物；其中，所述第一有機矽擴鏈劑是通過其兩端的所述羥基、在所述聚合反應中、分別與兩個異氰酸酯基（-NCO）反應，以化學鍵結至所述聚氨酯樹脂的所述分子結構中，並且使得所述第一有機矽擴鏈劑中的所述有機矽成分位於所述聚氨酯樹脂的所述分子結構的主鏈中。
優選地，在所述第一有機矽擴鏈劑中，其聚醚鏈段為聚氧乙烯及聚氧丙烯的至少其中之一；其中，所述第一有機矽擴鏈劑的分子量是介於500至6,000之間。
優選地，具有所述式（II）的所述第二有機矽擴鏈劑為其一端具有兩個羥基（-OH）、且其另一端未具有活性氫基團的有機矽；其中，所述第二有機矽擴鏈劑是通過其一端的兩個所述羥基、在所述聚合反應中、分別與兩個異氰酸酯基（-NCO）反應，以化學鍵結至所述聚氨酯樹脂的所述分子結構中，並且使得所述第二有機矽擴鏈劑中的所述有機矽成分以側鏈的型態自所述聚氨酯樹脂的所述分子結構中往外側延伸。
優選地，所述第二有機矽擴鏈劑的未具有活性氫基團的一端、在所述聚合反應中、不會與異氰酸酯基（-NCO）反應。
優選地，所述第二有機矽擴鏈劑的分子量是介於500至6,000之間。
優選地，在所述有機矽改質的聚氨酯樹脂中，矽元素及氧元素在整個分子結構中所佔有的固體含量是介於2%至40%之間。
優選地，所述有機矽改質的聚氨酯樹脂的所述分子結構具有主鏈及自所述主鏈往側邊延伸的多個側鏈；其中，在所述有機矽改質的聚氨酯樹脂中，所述主鏈中的矽元素及氧元素在整個所述分子結構中所佔有的固體含量是介於2%至20%之間，並且多個所述側鏈中的矽元素及氧元素在整個所述分子結構中所佔有的固體含量是介於2%至20%之間。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的另外一技術方案是，提供一種有機矽改質的聚氨酯樹脂的製造方法，包括：將一多元醇、一第一有機矽擴鏈劑、及一第二有機矽擴鏈劑加入一反應器中，以形成一反應混和物；加入二異氰酸酯於所述反應混和物中，以進行一聚合反應，從而形成一有機矽改質的聚氨酯樹脂；其中，所述聚合反應能使得所述反應混和物中各成分的羥基（-OH）與所述二異氰酸酯的異氰酸酯基（-NCO）反應；其中，所述第一有機矽擴鏈劑具有下列式（I）表式：
Figure 02_image001
其中，R11 為-CH2 CH2 -或-CH2 CH(CH3 )-之取代基；
其中，n1 是介於0至50之間的正整數，m1 是介於0至50之間的正整數，並且x1 是介於4至100之間的正整數；
其中，所述第二有機矽擴鏈劑具有下列式（II）表式：
Figure 02_image003
其中，R21 為-CH3 或-CH2 CH3 之取代基，R22 為-CH2 CH2 CH2 -之取代基，並且R23 為-CH2 CH2 -或-CH2 CH(CH3 )-之取代基；
其中，n2 是介於6至130之間的正整數，並且m2 是介於4至50之間的正整數。
優選地，具有所述式（I）的所述第一有機矽擴鏈劑為其兩端分別具有羥基（-OH）的聚醚-聚矽氧烷共聚物；其中，所述第一有機矽擴鏈劑是通過其兩端的所述羥基、在所述聚合反應中、分別與所述二異氰酸酯的兩個異氰酸酯基（-NCO）反應，以化學鍵結至所述聚氨酯樹脂的所述分子結構中，並且使得所述第一有機矽擴鏈劑中的所述有機矽成分位於所述聚氨酯樹脂的所述分子結構的主鏈中。
優選地，具有所述式（II）的所述第二有機矽擴鏈劑為其一端具有兩個羥基（-OH）、且其另一端未具有活性氫基團的有機矽；其中，所述第二有機矽擴鏈劑是通過其一端的兩個所述羥基、在所述聚合反應中、分別與所述二異氰酸酯的兩個異氰酸酯基（-NCO）反應，以化學鍵結至所述聚氨酯樹脂的所述分子結構中，並且使得所述第二有機矽擴鏈劑中的所述有機矽成分以側鏈的型態自所述聚氨酯樹脂的所述分子結構中往外側延伸。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的另外一技術方案是，提供一種有機矽改質的聚氨酯樹脂，其特徵在於，所述有機矽改質的聚氨酯樹脂包含有機矽成分，其是通過一第一有機矽擴鏈劑及一第二有機矽擴鏈劑、於一聚合反應中、化學鍵結至聚氨酯樹脂的分子結構中；其中，所述第一有機矽擴鏈劑為其兩端分別具有羥基（-OH）的聚醚-聚矽氧烷共聚物；其中，所述第一有機矽擴鏈劑是通過其兩端的所述羥基、在所述聚合反應中、分別與兩個異氰酸酯基（-NCO）反應，以化學鍵結至所述聚氨酯樹脂的所述分子結構中，並且使得所述第一有機矽擴鏈劑中的所述有機矽成分位於所述聚氨酯樹脂的所述分子結構的主鏈中；其中，所述第二有機矽擴鏈劑為其一端具有兩個羥基（-OH）、且其另一端未具有活性氫基團的有機矽；其中，所述第二有機矽擴鏈劑是通過其一端的兩個所述羥基、在所述聚合反應中、分別與兩個異氰酸酯基（-NCO）反應，以化學鍵結至所述聚氨酯樹脂的所述分子結構中，並且使得所述第二有機矽擴鏈劑中的所述有機矽成分以側鏈的型態自所述聚氨酯樹脂的所述分子結構中往外側延伸。
本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的有機矽改質的聚氨酯樹脂及其製造方法，其能通過“所述有機矽改質的聚氨酯樹脂包含有機矽成分，其是通過將具有下列式（I）表式的一第一有機矽擴鏈劑及式（II）表式的一第二有機矽擴鏈劑、於一聚合反應中、化學鍵結至聚氨酯樹脂的分子結構中”，以使得所述聚氨酯樹脂應用於合成皮的表面上能具有優異的防黏性、耐水性、耐磨性、耐酒精摩擦性、及皮料手感。
為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。
以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。
應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件或者信號，但這些元件或者信號不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。
另外，在本文中，為了描述特定的數值範圍，本文係採用“某一數值至另一數值”之用語，其應被解讀為涵蓋該數值範圍內的任意數值以及由該數值範圍內的任意數值界定出的較小數值範圍。
[有機矽改質的聚氨酯樹脂]
在現有技術中，有機矽助劑主要是以物理混合的方式添加至聚氨酯樹脂中。然而，由於有機矽助劑中的有機矽成分與聚氨酯樹脂之間的相容性不佳，所以利用物理混合的方式添加有機矽助劑，其容易使得有機矽成分自材料的表面析出，進而產生許多材料應用上的缺陷。
為了改善上述技術缺陷，本發明提供一種有機矽改質的聚氨酯樹脂（organic silicon modified polyurethane resin）。所述有機矽改質的聚氨酯樹脂主要是通過將有機矽成分以化學鍵結的方式鍵結至聚氨酯樹脂分子結構中的主鏈（main chain）及側鏈（side chain）上，以使得所述有機矽成分能長時間地被保留在聚氨酯樹脂材料中。藉此，所述有機矽改質的聚氨酯樹脂能呈現優良的材料表面特性（如：防黏性、耐水性、耐磨性、及耐酒精摩擦性），並且上述有機矽成分自材料表面析出的問題可以被有效地解決。
為了實現上述目的，所述有機矽改質的聚氨酯樹脂包含有機矽成分。其中，所述有機矽成分是通過將具有下列式（I）表式的一第一有機矽擴鏈劑、及具有下列式（II）表式的一第二有機矽擴鏈劑、於一聚合反應中、化學鍵結至聚氨酯樹脂的分子結構中。
所述具有式（I）表式的第一有機矽擴鏈劑如下：
Figure 02_image001
其中，R11 為-CH2 CH2 -或-CH2 CH(CH3 )-之取代基。
其中，n1 是介於0至50之間的正整數、且優選介於0至20之間。m1 是介於0至50之間的正整數、且優選介於0至20之間。再者，x1 是介於4至100之間的正整數、且優選介於10至40之間。
更具體地說，所述具有式（I）表式的第一有機矽擴鏈劑為其直鏈狀分子結構的兩端各自具有一個羥基（-OH）的聚醚-聚矽氧烷共聚物（polyether-polysiloxane copolymer）。並且，所述第一有機矽擴鏈劑的直鏈狀的分子結構的中間部分具有矽氧烷（-(R)2 Si-O-）的重複結構單元（repeating structural units of siloxane）。也就是說，所述矽氧烷的重複結構單元是位於直鏈狀分子結構上的兩個羥基之間。
所述第一有機矽擴鏈劑是通過其兩端的羥基（-OH）、在所述聚合反應中、分別與二異氰酸酯的兩個異氰酸酯基（-NCO）反應，以化學鍵結至所述聚氨酯樹脂的分子結構中。
在上述反應機構中，所述第一有機矽擴鏈劑中的有機矽成分是在羥基與異氰酸酯基的化學鍵結反應後、而位於聚氨酯樹脂的分子結構的主鏈中。也就是說，兩端具有羥基的所述第一有機矽擴鏈劑能在所述聚氨酯樹脂的主鏈上提供有機矽的結構（也就是，矽氧烷的重複結構單元），從而提升合成皮皮料的機械強度、柔軟度、及手感。
進一步地說，在所述第一有機矽擴鏈劑中，所述聚醚-聚矽氧烷共聚物的聚醚鏈段為聚氧乙烯（polyoxyethylene）及聚氧丙烯（polyoxypropylene）的至少其中之一。
再者，所述第一有機矽擴鏈劑的分子量是介於500至6,000之間、優選是介於1,000至4,000之間、且特優選是介於2,000至3,000之間，但本發明不受限於此。其中，所述第一有機矽擴鏈劑的分子量及高分子分子鏈的長度主要是由n1 、m1 、x1 的數值範圍決定。
藉此，所述第一有機矽擴鏈劑能使得樹脂材料在應用於合成皮皮料上具有足夠的機械強度、柔軟度、及手感。若超出上述所界定的範圍，則樹脂材料的機械強度、柔軟度、及手感可能會變得不理想。
所述具有式（II）表式的第二有機矽擴鏈劑如下：
Figure 02_image003
其中，R21 為-CH3 或-CH2 CH3 之取代基，R22 為-CH2 CH2 CH2 -之取代基，並且R23 為-CH2 CH2 -或-CH2 CH(CH3 )-之取代基。
其中，n2 是介於6至130之間的正整數、且優選介於10至100之間。再者，m2 是介於4至50之間的正整數、且優選介於10至40之間。
更具體地說，所述具有式（II）表示的第二有機矽擴鏈劑為其直鏈狀分子結構的一端具有兩個羥基（-OH）、且其另一端未具有活性氫基團（active hydrogen group）的有機矽共聚物。
再者，兩個所述羥基（-OH）所在的直鏈狀分子結構的一端的分子結構型態大致呈E字形，並且兩所述羥基是分別位於該E字形結構的上下兩個尾端。所述第二有機矽擴鏈劑的直鏈狀分子結構中具有矽氧烷（-(R)2 Si-O-）的重複結構單元，並且所述矽氧烷的重複結構單元在直鏈狀分子結構上是位於該E字形結構的一側、且呈長鏈狀延伸。
進一步地說，所述第二有機矽擴鏈劑是通過其一端的兩個所述羥基（-OH）、在所述聚合反應中、分別與二異氰酸酯的兩個異氰酸酯基（-NCO）反應，以化學鍵結至所述聚氨酯樹脂的所述分子結構中。
在上述反應機構中，所述第二有機矽擴鏈劑中的有機矽成分能以側鏈的型態自所述聚氨酯樹脂的分子結構中往外側延伸。再者，所述第二有機矽擴鏈劑中的有機矽成分並未位於聚氨酯樹脂的分子結構的主鏈中。
也就是說，一端具有兩個羥基且另一端未具有活性氫基團的有機矽，能在所述聚氨酯樹脂的多個側鏈上提供有機矽的結構，從而使得合成皮的皮料具有良好的手感、防黏性、耐水性、耐磨性、及耐酒精摩擦性。
值得一提的是，所述第二有機矽擴鏈劑的未具有活性氫基團的一端、在所述聚合反應中、不會與異氰酸酯基（-NCO）反應。
再者，所述第二有機矽擴鏈劑的分子量是介於500至6,000之間、優選是介於1,000至4,000之間、且特優選是介於2,000至3,000之間，但本發明不受限於此。其中，所述第二有機矽擴鏈劑的分子量及高分子分子鏈的長度主要是由n2 、m2 的數值範圍決定。
藉此，所述第二有機矽擴鏈劑能使得樹脂材料在應用於合成皮皮料上具有足夠的防黏性、耐水性、耐磨性、及耐酒精摩擦性。若超出上述所界定的範圍，則樹脂材料的手感、防黏性、耐水性、耐磨性、或耐酒精摩擦性可能會變得不理想。
進一步地說，在所述有機矽改質的聚氨酯樹脂中，矽元素及氧元素在整個分子結構中所佔有的固體含量是介於2%至40%之間、優選介於2%至25%之間、且特優選介於3%至10%之間，但本發明不受限於此。
其中，上述矽元素及氧元素的來源主要為矽氧烷的重複結構單元。再者，需說明的是，本文中所採用的固體含量的單位「%」指得是重量百分濃度，如：「%（w/w）」或「wt. %」。
更進一步地說，所述有機矽改質的聚氨酯樹脂的分子結構具有至少一個主鏈及自所述主鏈往側邊延伸的多個側鏈。
其中，在所述有機矽改質的聚氨酯樹脂中，所述主鏈中的矽元素及氧元素在整個分子結構中所佔有的固體含量是介於2%至20%之間、優選介於2%至15%之間、且特優選介於3%至10%之間。再者，多個所述側鏈中的矽元素及氧元素在整個所述分子結構中所佔有的固體含量是介於2%至20%之間、優選介於2%至15%之間、且特優選介於3%至10%之間，但本發明不受限於此。
當所述主鏈中的矽元素及氧元素在整個分子結構中所佔有的固體含量是介於上述範圍時（如：介於2%至20%之間），樹脂材料能提供合成皮皮料足夠的機械強度、柔軟度、及手感。若超出上述所界定的範圍，則樹脂材料的機械強度、柔軟度、或手感可能會變得不理想。
當所述側鏈中的矽元素及氧元素在整個分子結構中所佔有的固體含量是介於上述範圍時（如：介於2%至20%之間），樹脂材料能提供合成皮皮料足夠的防黏性、耐水性、耐磨性、及耐酒精摩擦性。若超出上述所界定的範圍，則樹脂材料的防黏性、耐水性、耐磨性、或耐酒精摩擦性可能會變得不理想。
[有機矽改質的聚氨酯樹脂的製造方法]
以上為本實施例的有機矽改質的聚氨酯樹脂的材料特徵的相關說明，而以下將根據本發明的實施例，描述所述有機矽改質的聚氨酯樹脂的製造方法。
所述有機矽改質的聚氨酯樹脂的製造方法包含步驟S110至步驟S140。必須說明的是，本實施例所載之各步驟的順序與實際的操作方式可視需求而調整，並不限於本實施例所載。
所述步驟S110包含：將二元醇及/或多元醇反應物、具有上述式（I）表式的第一有機矽擴鏈劑、具有上述式（II）表式的第二有機矽擴鏈劑、及二羥甲基丙酸（DMPA）擴鏈劑依次加入一反應器中，以形成一反應混和物。
所述步驟S120包含：均勻攪拌所述反應混和物、且將所述反應混和物加熱至一預熱溫度。其中，所述預熱溫度優選是介於70℃至90℃之間、且特優選是介於75℃至85℃之間，但本發明不受限於此。
所述步驟S130包含：加入二異氰酸酯（di-isocyanate）於所述反應混和物中、且將所述反應混和物加熱至一反應溫度，以進行一聚合反應。其中，該聚合反應能使得所述反應混和物中各成分的羥基（-OH）與二異氰酸酯的異氰酸酯基（-NCO）反應。再者，所述聚合反應的反應溫度優選是介於85℃至95℃之間、且特優選是介於85℃至90℃之間。所述聚合反應的反應時間優選是介於2小時至5小時、且特優選是介於2小時至3小時，但本發明不受限於此。
所述步驟S140包含：將所述反應混和物進行降溫（如：30℃至50℃），且加入三乙胺（TEA），續反應約15分鐘至30分鐘後，降溫至室溫，在500 rpm的轉速下加入200克至220克的去離子水，再加入2克至5克的乙二胺進行擴鏈反應約20分鐘至40分鐘，即可得到有機矽改質的聚氨酯樹脂（特別是羧酸鹽型水性聚氨酯樹脂乳液）。
[實驗數據測試]
以下，參照實施例1及比較例1詳細說明本發明之內容。然而，以下實施例僅作為幫助了解本發明，本發明的範圍並不限於這些示範例。
實施例1的製備方法：將33克的PTMG2000（聚醚二元醇）、21克的兩端為羥基的聚醚-聚矽氧烷共聚物（第一有機矽擴鏈劑）、21克的一端含有兩個羥基且另一端不含活性氫基團的有機矽（第二有機矽擴鏈劑）、及3.2克的二羥甲基丙酸（DMPA）擴鏈劑依次加入反應器中，勻速攪拌下升溫至80℃，之後加入24.6克異佛爾酮二異氰酸酯，升溫至85℃至90℃，並在此溫度下反應2小時至3小時，隨後降溫至30℃至50℃，加入2.6克的三乙胺（TEA），續反應15分鐘至30分鐘後，降溫至室溫，在500 rpm的轉速下加入210克的去離子水，再加入3克的乙二胺進行擴鏈反應約30分鐘，即可得到羧酸鹽型水性聚氨酯樹脂乳液（有機矽改質的聚氨酯樹脂）。
比較例1的製備方法：將75克的PTMG2000（聚醚二元醇）及3.2克的二羥甲基丙酸（DMPA）擴鏈劑依次加入反應器中，勻速攪拌下升溫至80℃，之後加入24.6克的異佛爾酮二異氰酸酯，升溫至85℃至90℃，並在此溫度下反應2小時至3小時，隨後降溫至30℃至50℃，加入2.6克的三乙胺（TEA），續反應15分鐘至30分鐘後，降溫至室溫，在500 rpm的轉速下加入210克的去離子水，再加入3克的乙二胺進行擴鏈反應約30分鐘，即可得到羧酸鹽型水性聚氨酯樹脂乳液（未改質的聚氨酯樹脂）。
接著，將實施例1所製得的有機矽改質聚氨酯樹脂及比較例1所製得的未改質聚氨酯樹脂應用於合成皮的面料上，並且對該合成皮的表面進行諸如：防黏性、耐水性、耐磨性、耐酒精摩擦性、及皮料手感…等物化特性的測試。相關測試方法說明如下，並且相關測試結果整理如表1。
防黏性：將聚氨酯樹脂塗佈於合成皮的表面上，以130℃的溫度烘烤2分鐘；接著，將兩片剪裁的合成皮試片彼此面對面地疊合在一起；接著，將彼此疊合的兩片合成皮試片夾在兩塊玻璃中間；接著，用重量3公斤的砝碼壓在其中一片玻璃的表面上；接著，將該些合成皮試片及玻璃放置在85±2℃的烘箱中烘烤24小時；接著，將該些合成皮試片及玻璃取出並且除去砝碼，冷卻放置1小時候；接著，用手輕輕揭開彼此疊合的兩片合成皮試片，並進行防黏性的評估。防黏性的級數評定標準依序包含：5級-輕輕即可撥開試片、4級-稍用力能撥開試片、3級用一定力才能撥開試片，試片表面未破壞、2級-用重力才能撥開試片，試片表面出現不完整破壞、1級-試片彼此不能剝離。
耐水性：將聚氨酯樹脂塗佈在鐵氟龍板上製成厚度約1mm的薄膜；接著，將該薄膜完全烘乾後放入25℃的去離子水中浸泡24小時，並且觀察浸泡前後薄膜重量的變化。
耐磨性：將聚氨酯樹脂塗佈於合成皮的表面上，以130℃的溫度烘烤2分鐘；接著，將合成皮裁取適當的大小作為試片；接著，將試片置放在TABER摩擦測試儀上用H-22砂輪測試試片被磨破的圈數。
耐酒精摩擦性：將聚氨酯樹脂塗佈於合成皮的表面上，以130℃的溫度烘烤2分鐘；接著，將合成皮裁取適當的大小作為試片；接著，將試片在摩擦試驗機台（Colorfastness to Crocking）上；接著，將標準白棉布浸泡於純度95%的酒精後、套上機台與試片來回摩擦10次；接著，取下標準白棉布；接著，評估標準白棉布被污染的情況。評級標準是和表準樣卡作比對，共分1~5級，GRADE 1最差（被染色最嚴重），GRADE 5最好（完全沒被染色）。
[表1相關測試結果]
  實施例1 有機矽接枝改質的聚氨酯樹脂 比較例1 未改質的聚氨酯樹脂
防黏性 5級 3級
耐水性 1.5%重量變化 3%重量變化
耐磨性 900轉 300轉
耐酒精摩擦性 3~4級 1~2級
皮料手感 滑爽 較澀
根據表1的測試結果可以得知，實施例1所製得的聚氨酯樹脂應用於合成皮的面料上，其在防黏性、耐水性、耐磨性、耐酒精摩擦性、及皮料手感的表現上皆優於比較例1。
[實施例的有益效果]
本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的有機矽改質的聚氨酯樹脂及其製造方法，其能通過“所述有機矽改質的聚氨酯樹脂包含有機矽成分，其是通過將具有下列式（I）表式的一第一有機矽擴鏈劑及式（II）表式的一第二有機矽擴鏈劑、於一聚合反應中、化學鍵結至聚氨酯樹脂的分子結構中”，以使得所述聚氨酯樹脂應用於合成皮的表面上能具有優異的防黏性、耐水性、耐磨性、耐酒精摩擦性、及皮料手感。
以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。
無
Figure 109128740-A0101-11-0003-5

Claims (12)

  1. 一種有機矽改質的聚氨酯樹脂，其特徵在於，所述有機矽改質的聚氨酯樹脂包含有機矽成分，其是通過將具有下列式（I）表式的一第一有機矽擴鏈劑及式（II）表式的一第二有機矽擴鏈劑、於一聚合反應中、化學鍵結至聚氨酯樹脂的分子結構中：
    Figure 03_image001
    其中，R11 為-CH2 CH2 -或-CH2 CH(CH3 )-之取代基； 其中，n1 是介於0至50之間的正整數，m1 是介於0至50之間的正整數，並且x1 是介於4至100之間的正整數；
    Figure 03_image003
    其中，R21 為-CH3 或-CH2 CH3 之取代基，R22 為-CH2 CH2 CH2 -之取代基，並且R23 為-CH2 CH2 -或-CH2 CH(CH3 )-之取代基； 其中，n2 是介於6至130之間的正整數，並且m2 是介於4至50之間的正整數。
  2. 如請求項1所述的有機矽改質的聚氨酯樹脂，其中，具有所述式（I）的所述第一有機矽擴鏈劑為其兩端分別具有羥基（-OH）的聚醚-聚矽氧烷共聚物；其中，所述第一有機矽擴鏈劑是通過其兩端的所述羥基、在所述聚合反應中、分別與兩個異氰酸酯基（-NCO）反應，以化學鍵結至所述聚氨酯樹脂的所述分子結構中，並且使得所述第一有機矽擴鏈劑中的所述有機矽成分位於所述聚氨酯樹脂的所述分子結構的主鏈中。
  3. 如請求項2所述的有機矽改質的聚氨酯樹脂，其中，在所述第一有機矽擴鏈劑中，其聚醚鏈段為聚氧乙烯及聚氧丙烯的至少其中之一；其中，所述第一有機矽擴鏈劑的分子量是介於500至6,000之間。
  4. 如請求項1所述的有機矽改質的聚氨酯樹脂，其中，具有所述式（II）的所述第二有機矽擴鏈劑為其一端具有兩個羥基（-OH）、且其另一端未具有活性氫基團的有機矽；其中，所述第二有機矽擴鏈劑是通過其一端的兩個所述羥基、在所述聚合反應中、分別與兩個異氰酸酯基（-NCO）反應，以化學鍵結至所述聚氨酯樹脂的所述分子結構中，並且使得所述第二有機矽擴鏈劑中的所述有機矽成分以側鏈的型態自所述聚氨酯樹脂的所述分子結構中往外側延伸。
  5. 如請求項4所述的有機矽改質的聚氨酯樹脂，其中，所述第二有機矽擴鏈劑的未具有活性氫基團的一端、在所述聚合反應中、不會與異氰酸酯基（-NCO）反應。
  6. 如請求項4所述的有機矽改質的聚氨酯樹脂，其中，所述第二有機矽擴鏈劑的分子量是介於500至6,000之間。
  7. 如請求項1至6中任一項所述的有機矽改質的聚氨酯樹脂，其中，在所述有機矽改質的聚氨酯樹脂中，矽元素及氧元素在整個分子結構中所佔有的固體含量是介於2%至40%之間。
  8. 如請求項7所述的有機矽改質的聚氨酯樹脂，其中，所述有機矽改質的聚氨酯樹脂的所述分子結構具有主鏈及自所述主鏈往側邊延伸的多個側鏈；其中，在所述有機矽改質的聚氨酯樹脂中，所述主鏈中的矽元素及氧元素在整個所述分子結構中所佔有的固體含量是介於2%至20%之間，並且多個所述側鏈中的矽元素及氧元素在整個所述分子結構中所佔有的固體含量是介於2%至20%之間。
  9. 一種有機矽改質的聚氨酯樹脂的製造方法，包括： 將一多元醇、一第一有機矽擴鏈劑、及一第二有機矽擴鏈劑加入一反應器中，以形成一反應混和物； 加入二異氰酸酯於所述反應混和物中，以進行一聚合反應，從而形成一有機矽改質的聚氨酯樹脂；其中，所述聚合反應能使得所述反應混和物中各成分的羥基（-OH）與所述二異氰酸酯的異氰酸酯基（-NCO）反應； 其中，所述第一有機矽擴鏈劑具有下列式（I）表式：
    Figure 03_image001
    其中，R11 為-CH2 CH2 -或-CH2 CH(CH3 )-之取代基； 其中，n1 是介於0至50之間的正整數，m1 是介於0至50之間的正整數，並且x1 是介於4至100之間的正整數； 其中，所述第二有機矽擴鏈劑具有下列式（II）表式：
    Figure 03_image003
    其中，R21 為-CH3 或-CH2 CH3 之取代基，R22 為-CH2 CH2 CH2 -之取代基，並且R23 為-CH2 CH2 -或-CH2 CH(CH3 )-之取代基； 其中，n2 是介於6至130之間的正整數，並且m2 是介於4至50之間的正整數。
  10. 如請求項9所述的有機矽改質的聚氨酯樹脂的製造方法，其中，具有所述式（I）的所述第一有機矽擴鏈劑為其兩端分別具有羥基（-OH）的聚醚-聚矽氧烷共聚物；其中，所述第一有機矽擴鏈劑是通過其兩端的所述羥基、在所述聚合反應中、分別與所述二異氰酸酯的兩個異氰酸酯基（-NCO）反應，以化學鍵結至所述聚氨酯樹脂的所述分子結構中，並且使得所述第一有機矽擴鏈劑中的所述有機矽成分位於所述聚氨酯樹脂的所述分子結構的主鏈中。
  11. 如請求項9所述的有機矽改質的聚氨酯樹脂的製造方法，其中，具有所述式（II）的所述第二有機矽擴鏈劑為其一端具有兩個羥基（-OH）、且其另一端未具有活性氫基團的有機矽；其中，所述第二有機矽擴鏈劑是通過其一端的兩個所述羥基、在所述聚合反應中、分別與所述二異氰酸酯的兩個異氰酸酯基（-NCO）反應，以化學鍵結至所述聚氨酯樹脂的所述分子結構中，並且使得所述第二有機矽擴鏈劑中的所述有機矽成分以側鏈的型態自所述聚氨酯樹脂的所述分子結構中往外側延伸。
  12. 一種有機矽改質的聚氨酯樹脂，其特徵在於，所述有機矽改質的聚氨酯樹脂包含有機矽成分，其是通過一第一有機矽擴鏈劑及一第二有機矽擴鏈劑、於一聚合反應中、化學鍵結至聚氨酯樹脂的分子結構中； 其中，所述第一有機矽擴鏈劑為其兩端分別具有羥基（-OH）的聚醚-聚矽氧烷共聚物；其中，所述第一有機矽擴鏈劑是通過其兩端的所述羥基、在所述聚合反應中、分別與兩個異氰酸酯基（-NCO）反應，以化學鍵結至所述聚氨酯樹脂的所述分子結構中，並且使得所述第一有機矽擴鏈劑中的所述有機矽成分位於所述聚氨酯樹脂的所述分子結構的主鏈中； 其中，所述第二有機矽擴鏈劑為其一端具有兩個羥基（-OH）、且其另一端未具有活性氫基團的有機矽；其中，所述第二有機矽擴鏈劑是通過其一端的兩個所述羥基、在所述聚合反應中、分別與兩個異氰酸酯基（-NCO）反應，以化學鍵結至所述聚氨酯樹脂的所述分子結構中，並且使得所述第二有機矽擴鏈劑中的所述有機矽成分以側鏈的型態自所述聚氨酯樹脂的所述分子結構中往外側延伸。
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