有机硅改性水性聚氨酯
有机硅改性聚氨酯的最新研究进展
２０ ０ ８年 ７月
刘
望 等 ． 机硅 改 性 聚 氨 酯 的 最 新 研 究 进 展 有
４ ７
有 机 硅 改 性 聚 氨 酯 的 最 新 研 究 进 展
刘 望 梅 来宝
（ 南京工业大学应用化 学系 ， 南京 ２ ０ ０ ） １０ ９
摘 要 有 机硅改性聚氨 酯兼具 两者 的优 异性 能 ， 提高 了聚 氨酯 材料 的 耐水 、 耐候 等 性 能。
氨基 改性法 和硅烷偶联剂改 聚四氢呋喃聚氨酯 （Ｐ Ｍ ／ Ｕ） 混体 系有 型分为羟基改性法 、 Ｄ ＳＰ 共 良好 的增 容作 用 ， 学 性 能 明显 提 高。Ｓｉ ｔ 力 ｈ ａ 性法等。 ｂａ ． 等【 ３ 也报 道 ， 硅 氧 烷 与 聚醚 聚 氨 酯 混 合 时 ， 聚 有 ２ １ 羟基 封端 硅氧烷 改 性法 有机 硅 中 含 有 能 和 聚 氨 酯 中 的一 Ｎ Ｏ 发 生 ｃ 相分离 现象 。共 混 改性 是 简单 的物 理 混 合 ， 化 无 反应的活泼羟基 ， 是有机硅 化合 物能改性 聚氨酯 学 键形 成 。 因有机硅 化 合物 和 聚氨酯化 合 物 的溶 解参数相差较大 （ 分别是 ７５和 １． ） ， ． ００ 】树脂之
一
性能 ， 两者共混可 以取长补短 。例 如有机硅改性 水 性 聚氨酯 的主要途 径 之一 是用 氨基硅 氧 烷类 与 聚氨酯共混改性 ， 余海斌 等发现聚二 甲基硅氧 烷 一 聚乙二醇 的嵌段共 聚物对 聚二 甲基硅氧 ｂ一
料的性质得到改善 。其改性效果 比物理共混好得 多 ， 目前 研 究 最 多 的 改性 方 法 。按 官 能 团 的类 是
而对 水 的接触 角则增 大 。研究 还 发 现 ， 过 Ｐ 经 Ｕ—
的耐热 、 耐寒 、 疏水 、 耐磨等性能 ， 使聚氨酯材料的
有机硅改性水性聚氨酯
服务有机硅氟行业 打造硅氟贸易新天地 Silicone And Fluorine Information 2006.12 有 机 硅 氟 资 讯 有机硅改性水性聚氨酯有机硅改性聚氨酯材料，是由低聚物多元醇构成的软段和二异氰酸酯和扩链剂构成的硬段交替共聚而成，其特征在于在后扩链的过程中采用了可与异氰酸酯基反应的氨基类硅烷偶联剂。
本发明还提供了制备这种有机硅改性水性聚氨酯的方法。
由于本发明采用氨类硅烷偶联剂，可以在预聚物水分散后加入到体系中，在预聚物的合成中可以不用溶剂或少用溶剂。
氨类硅烷偶联剂的胺基可以和残留异氰酸酯基反应而使预聚物扩链，同时可水解基团的水解缩聚也可使预聚物扩链，而且还有交联反应发生，使所制得的有机硅改性聚氨酯材料耐水性大大提高。
由于有机硅的存在，赋予聚氨酯材料较低的表面能和良好的手感，也使此材料的使用温度范围更宽。
可用作涂料、皮革涂饰剂、织物整理剂的成膜物质，也可用作胶粘剂。
GE 展示新型有机硅密封胶2006中国（北京）国际门窗幕墙博览会（Fenestration China）于2006年12月5日在北京中国国际展览中心隆重开幕。
在此次规模空前的国际性专业展会上，GE 公司将充分展示其创新的产品、技术及多方面的定制能力，以期为快速发展中的建筑节能与门窗幕墙业带来先进技术和理念，推动相关产业的进一步发展。
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GE 高新材料集团亚太区市场经理CHEWHOCK -HUAT 表示，“在现代建筑业，密封材料的技术和质量是高科技幕墙制造的关键因素。
功能水性聚氨酯的改性研究进展
产 生羟 基 ， 而使 Ａ Ｔ Ｓ 性 的Ｐ 从 ＰＥ 改 Ｕ分 子 连 接 在 一
起 ， 成 三 维 网络 结 构 （ 图 ３ ｏＡ Ｔ Ｓ 到 “ 形 见 Ｐ Ｅ 起 内交
其 外 围 由不 同 的有 机 基 团构 成 ， 以 进 行 不 同结 构 可 或性 能 的功 能化 ， 构筑 有 机 一 机 纳米 复 合材 料 的 是 无
Ｆ ｇ ｒ Ｔ ｅ ｔ ｒ ｅ ｄ ｍｅ ｓ ｏ ａ ｅ ｗ ｒ ｔｕ ｔ ｒ ｏ ｍｅ ｙ ｉｕ ｅ ３ ｈ ｅ ｉ ｎ ｉ ｎ ｌ ｔ ｏ ｋ ｓｒ ｃ ｕ ｅｆ ｒ ｄ ｂ ｈ ｎ
性 ＷＰ Ｕ乳 液 。所 得 的 改 性 ＷＰ Ｕ乳 液 非 常 稳 定 ， Ｕ Ｐ 膜 的耐水性 大大 提高 ， 是接 枝量 ６ 质量 分数 ） 但 ％（
的Ａ Ａ Ｐ Ｅ Ｐ ＤＭＳ 能 明 显 改 善 Ｐ 不 ｕ膜 的 拉 伸 性 能 。由 于 上 述 合 成 方 法 工 艺 复 杂 ， ｕ Ｆ 人 对 此进 行 了 Ｙ ｅＲ 等
Ａ Ｔ ｄｉｉ ａ ｉ ｎ ｏ Ｉ ｏ ｅ Ｈ ｅ Ｐ ＥＳｍｏ ｆｃ ｔｏ ｆＰＩ １ Ｃ 】 ｓ ｍ
杆 硬 度 可 以达 到 ４ 。 过 Ａ Ｔ Ｓ 改 性 ， Ｕ膜 的 ２通 ＰＥ 的 ＷＰ
由于 Ｐ ｕ主 链 束 缚 了 共 聚 的 Ｐ ＭＳ 移 ，与 Ｄ 迁 Ｐ ＭＳ 聚 相 比 ， ＤＭＳ Ｄ 共 Ｐ 接枝 改 性 ＷＰ Ｕ更 有利 于 硅 氧 链 段 向涂 膜 表 面 迁 移 和 增 大 ＷＰ Ｕ膜 对 水 的接 触 角 ，
２ 一对。 … ｒ Ｃ Ｈ ３ 静
…
丙烯 酸 接 枝 环 氧 树 脂 二 胺
水性聚氨酯简介
水性聚氨酯胶黏剂简介一、水性聚氨酯胶黏剂分类到目前为止，水性聚氨酯的研究已有60多年，其有各种各样的分类方式，通常采用的分类方式有以下六种。
1、按使用形式分类按使用形式分类，可分为单组份与双组分水性聚氨酯。
（1）单组份水性聚氨酯单组份水性聚氨酯应用最早，一般指可直接投入生产使用的或者无需交联剂的水性聚氨酯，有着耐水性较差的缺点，但通过交联改性可以获得较高的稳定性、力学性能、耐水性的提升。
（2）双组分水性聚氨酯双组分水性聚氨酯是指多异氰酸酯预聚体与多元醇两个组分，其单独使用时不能直接投入生产，必须添加交联剂。
使用时将两组分混合，多异氰酸酯与多元醇和空气中的水反应，生成聚脲与聚氨酯，从而产生交联。
双组分水性聚氨酯的耐水性较好，但多异氰酸酯与水反应生成CO2，导致聚氨酯胶膜气泡较多，外观较差，且不环保。
2、按亲水基团分类根据水性聚氨酯分子主链或者侧链上的离子基团性质或是否携带离子基团，可将其分为阴离子、阳离子和非离子型。
（1）阴离子型水性聚氨酯因为反应完全、综合性能好而最为常用，可以分为羧酸型和磺酸型，其离子基团一般在侧链上。
（2）阳离子型水性聚氨酯为主链或侧链上含有锍离子或铵离子的水性聚氨酯，亲水的铵离子一般由含氨基的扩链剂经酸化或者烷基化的反应形成，也可以将含氨基的聚氨酯与环氧氯丙烷以及酸反应生成，阳离子型水性聚氨酯的主要缺点是热稳定性与力学性能较差。
（3）非离子型水性聚氨酯的分子主链或侧链中不带有亲水离子基团。
要使非离子型水性聚氨酯乳化，就必须加入乳化剂并在高速旋转的剪切乳化机下乳化，也可以通过形成非离子亲水基团来进行乳化，如羟甲基，非离子型的水性聚氨酯耐水性较差。
3、按原料分类水性聚氨酯的主要原料为低聚多元醇和多异氰酸酯。
（1）低聚多元醇按主要原料多元醇分类，有聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚四氢呋喃、聚丙烯酸多元醇、丙烯酸酯、聚碳酸酯多元醇、聚己内酯二醇、蓖麻油、聚酯酰胺、聚丁二烯二醇等，主要使用的是聚酯型二元醇和聚醚型二元醇。
有机硅改性水性聚氨酯研究进展
法 的表 征结 果 显 示 ， 当 Ｗ（ Ａ Ｐ Ｔ Ｅ Ｓ ） ＜ ９ ． ７ ％时 ， 乳 液 粒
径 主要 受脲 基含 量 影 响 ， 加 水 乳 化使 Ｓ ｉ — Ｏ Ｒ水 解 为 Ｓ ｉ — Ｏ Ｈ基团， 主要 分 布在乳 液粒 子 表面 ， Ｓ ｉ — Ｏ Ｈ基 团 的 交联 可 忽 略 ； 随着 Ａ Ｐ Ｔ Ｅ Ｓ含 量 的 不 断增 加 ， 亲 水 性 较差 的脲 基 含量 增 加 ， 乳液粒径稍有增大 ； 在 相
子 明显 增 大 ， 无机相和有机相易分离 ， 在乳 液 粒 子
１ 硅 烷 偶联 剂 封 端 改 性 Ｗ Ｐ Ｕ
以含 氨 基 的硅 烷偶 联 剂 作 为 封端 剂 ， 利用 其 分 子 中的一 Ｎ Ｈ 基 团与 ＷＰ Ｕ预 聚体 中 的一 Ｎ Ｃ Ｏ基 团进 行 反应 ， 可合成 端硅氧烷 基 的 Ｐ Ｕ； 乳 化体 系经硅 氧烷
的水解 、 缩聚后 ， 可生成含交联 结构 的 ＷＰ Ｕ。 然而， 硅 氧烷 的水 解 、 交联， 会 影响 ＷＰ Ｕ的粒 径及乳 液性 能 。
．
中 出现 了 Ｓ ｉ 一 ０ 一 Ｓ ｉ 富集 区域 ，膜 的交 联度 也 随之 提 高； 改 性 ＷＰ Ｕ在 ２ ５℃和 ９ ０℃时 的凝胶 含 量没 有差 别， Ｆ Ｔ — Ｉ Ｒ和 ２ ９ Ｓ ｉ — Ｎ ＭＲ 的表征 结果 显示 ，室温 条件
缘 和透 气 等特 点 ， 以此 作 为 ＷＰ Ｕ 的 改性 剂 ， 可 结合
有机 硅 和 Ｐ Ｕ 的优点 ， 有 效 提高 了 ＷＰ Ｕ 固化 膜 的柔 韧性 、 耐 水 性 和 热稳 定 性 。 因 此 ， 研 究 有 机 硅 改 性 ＷＰ Ｕ对 相关 行业 具有 重 大意 义 。
转变 过程 中 ， Ｓ ｉ — Ｏ Ｒ发生 水解 缩 聚反应 ， 使 得乳 液粒
有机硅改性水性聚氨酯的合成及织物整理应用
Ｄ Ｍ Ｐ Ａ于 ５ ６℃ 反应 ２ ｈ 。称 量 ５ ． ３ ｇ 丙 酮肟 （ 过量 １
倍） ， 用丙酮溶解 后置于恒压滴液 漏斗 中， 缓慢滴 加， 加完 后 保 温 反 应 ３ ｈ ，然 后 降 至 室 温 ， 加 入 １ ． ５ １ ｇ 三 乙胺 中和 ３ ０ ｍ ｉ ｎ ， 旋 蒸 除溶 剂 后得 有 机 硅
丁公 司 。 １ ． ２ 有机硅 改性 ＷＰ Ｕ 乳液 的制备
１ ． ２ ． １ 有机硅 改性 封 闭型聚氨酯 预聚 物制备 在装有 磁力 的 ２ ５ ０ ｍＬ三 口烧 瓶 中加入 ２ ５ ｇ Ｐ Ｐ Ｇ， ５ ｇ 羟丙基 硅油 ， 用３ ０ ｍ Ｌ丙 酮溶解 ， 升 温至 ５ ６℃ ， 搅拌
聚
・
氨
酯
工
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２ ０ １ ３年 第 ２ ８卷 第 ５期
２０１ ３． Ｖｏ １ ． ２ ８ Ｎｏ． ５
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・ 生产与应用 ．
有 机 硅 改 性 水 性 聚 氨 酯 的 合 成 及 织 物 整 理 应 用
性能 一 。 本研究 采用具 有一 定聚合 度 的端 羟丙 基硅 油代 替部 分聚醚 改性 ＷＰ Ｕ， 由于羟 丙基 中 Ｏ Ｈ 基反 应 活
性强 ， 可通 过 与 Ｎ Ｃ Ｏ基 反 应 进 人 聚 氨 酯 的 主链 结
剂有 限公 司 ； 二 羟 甲基 丙 酸 （ Ｄ ＭＰ Ａ） ， 分析纯 ， 阿拉
改性 封闭 型聚氨 酯预 聚物 。
作为对 照 ， 合 成 了未 改性 聚氨酯 预聚物 ， 合成 时 按 照上述 工艺 以 ６ ． ２ ｇ Ｐ Ｐ Ｇ代替 ５ ｇ 羟丙 基硅 油 。
水性聚氨酯的改性研究新进展
水性聚氨酯的改性研究新进展潘季荣;黄森;肖新颜【摘要】水性聚氨酯（WPU）广泛应用于建筑、涂料、电气绝缘及国防等领域,但是由于WPU制备过程中会引入亲水基团,导致其耐水耐油性、耐化学品性、耐候性等不如人意,需对其进行改性。
本文对WPU的最新改性方法,如有机硅改性、有机氟改性、丙烯酸酯改性、环氧树脂改性、纳米无机材料改性等进行了综述,并对WPU改性研究方向进行了展望。
%Waterborne polyurethane（WPU） had a widely application in the field such as construction,coatings,electrical insulation and defense.However,the special performance of the waterborne polyurethane can not meet the needs of most user duing to the introduction of hydrophilic groups in the synthesis of the polyurethane.Many attention has been paid to improve the water and oil resistance,chemical resistance,weather resistance of WPU.Several modification methods for waterborne polyurethane,including organosilicone modification,organofluorine modification,acrylate modification,epoxy resin modification and nano-material modification WPU,are summarized.And the future development trend of modified WPU is expected.【期刊名称】《河南化工》【年(卷),期】2012(000)003【总页数】5页(P21-25)【关键词】聚氨酯改性;有机硅;有机氟;丙烯酸酯【作者】潘季荣;黄森;肖新颜【作者单位】华南理工大学化学与化工学院,广东广州510640;华南理工大学化学与化工学院,广东广州510640;华南理工大学化学与化工学院,广东广州510640【正文语种】中文【中图分类】TQ323.8水性聚氨酯(WPU)是以水为分散介质，其分散液含有少量或者不含有机溶剂的聚氨酯。
水性聚氨酯的制备及改性方法
聚氨基甲酸酯（polyurethane），简称聚氨酯（PU），是分子结构中含有重复氨基甲酸酯（-NHCOO-）结构的高分子材料的总称。
聚氨酯一般由二异氰酸酯和二元醇或多元醇为基本原料经加聚反应而成，根据原料的官能团数不同，可制成线形或体形结构的聚合物，其性能也有差异。
聚氨酯具有良好的力学性能、粘结性能及耐磨性等，在各领域得到了广发应用。
由于溶剂型聚氨酯的溶剂为有机物，具有挥发性，不仅污染环境，而且对人体有害。
在人们日益重视环境保护的今天以及环保法规的确立，溶剂型涂料中的有机化合物的排放量受到了严格的控制，因此，开发污染小的水性涂料已成为研究的主要方向。
水性聚氨酯（WPU）具有优异的物理机械性能，其不含或含有少量可挥发性有机物，生产施工安全，对环境及人体基本无害，符合环保要求。
其生产方法分为外乳化法和内乳化法，外乳化法又称强制乳化法，由使用这种方法得到的乳液稳定性较差，所以使用较少。
目前使用较多的是内乳化法，也称自乳化法，即在聚氨酯分子链上引入一些亲水性基团，使聚氨酯分子具有一定的亲水性，然后在高速分散下，凭借这些亲水基团使其自发地分散于水中，从而得到WPU。
然而，亲水基团的引入在提高聚氨酯亲水性的同时却降低了它的耐水性和拒油性。
为了改善其耐水性和拒油性，通常是将强疏水性链段引入聚氨酯结构之中。
有机硅、有机氟由于其表面能低和热稳定性好受到人们的重视，已经得到了广泛应用。
同时利用纳米材料来提高涂膜的光学、热学和力学性能。
纳米改性WPU 完美地结合了无机物的刚性、尺寸稳定性、热稳定性及WPU的韧性、易加工性，纳米改性WPU为涂料向高性能化和多功能化提供了崭新的手段和途径，是最有前途的现代涂料研究品种之一。
[1]1.2 水性聚氨酯的基本特征及发展历史1937年德国的Otto Bayer博士首次将异氰酸酯用于聚氨酯的合成。
直到1943年德国科学家Schlack在乳化剂或保护胶体存在的情况下，将二异氰酸酯在水中乳化并在强烈搅拌下加入二胺，首次成功制备了水性聚氨酯。
有机硅改性水性聚氨酯的研究
有机硅改性水性聚氨酯的研究一、本文概述随着环保理念的深入人心和科学技术的不断进步，水性聚氨酯作为一种环境友好型高分子材料，在涂料、胶粘剂、皮革涂饰剂、纸张处理剂、纤维处理剂以及高分子膜等多个领域得到了广泛应用。
然而，传统的水性聚氨酯在某些性能上仍存在一定不足，如耐水性、耐溶剂性、耐候性等方面的性能有待提升。
因此，通过改性提高水性聚氨酯的性能成为了研究的热点。
有机硅材料以其独特的结构和性能，如良好的耐水性、耐候性、耐化学腐蚀性等，成为了改性水性聚氨酯的理想选择。
有机硅改性水性聚氨酯不仅继承了水性聚氨酯的环保性，还大幅提升了其耐水、耐候等性能，拓宽了其应用领域。
本文旨在深入研究有机硅改性水性聚氨酯的制备工艺、性能表征及应用性能，探讨有机硅改性对水性聚氨酯性能的影响机理。
通过系统的实验研究和理论分析，为有机硅改性水性聚氨酯的工业化生产和应用提供理论支持和技术指导。
本文也期望通过这一研究，为推动水性聚氨酯材料的发展和应用做出一定的贡献。
二、有机硅改性水性聚氨酯的制备方法有机硅改性水性聚氨酯的制备主要涉及到有机硅化合物的引入和水性聚氨酯的合成两个主要步骤。
以下将详细介绍这一制备过程。
需要选择适合的有机硅化合物进行改性。
常见的有机硅化合物包括硅烷偶联剂、聚硅氧烷等。
这些化合物具有良好的耐水、耐候和耐化学腐蚀性能，能够有效提高水性聚氨酯的性能。
在选择有机硅化合物后，需要进行适当的处理，如水解、醇解等，以使其能够更好地与水性聚氨酯反应。
水性聚氨酯的合成通常采用预聚体法。
将异氰酸酯与多元醇进行预聚反应，生成预聚体。
然后，在预聚体中加入扩链剂、催化剂、水等，进行链扩展和乳化，最终得到水性聚氨酯乳液。
在合成水性聚氨酯的过程中，将处理后的有机硅化合物引入反应体系。
有机硅化合物可以与预聚体中的异氰酸酯基团发生反应，形成硅氧键，从而将有机硅链段引入水性聚氨酯分子链中。
通过控制有机硅化合物的加入量和反应条件，可以实现对水性聚氨酯性能的调控。
新国标硅pu球场材料以及面漆特性和施工注意事项
新国标硅pu球场材料以及面漆特性和施工注意事项新国标硅pu球场材料面漆为有机硅改性水性聚氨酯树脂，及紫外线吸收剂、抗氧剂、杀菌剂、流平剂、高档耐磨色浆和其它辅助材料的组合材料，适合于硅PU运动场所面层涂料的涂敷，增强硅PU的平整度及耐磨度，并使其有丰富的色彩，以及使整个硅PU地上体系有很好的运动功能，提供给运动员以高水平的运动质量。
运用方法1、硅PU球场水性面涂分两遍施工，第一遍：将混合好的硅PU球场水性面涂参加专用石英砂(数量为混合面涂总量的10%左右)，将资料充沛拌和均匀后用滚筒施工;第二遍：直接将混合好的硅PU球场水性面涂用滚筒施工(注：第二遍不要加石英砂）2、第一遍面涂因有专用石英砂，施工时要尽量将砂滚涂均匀，到达场所漂亮的作用。
第二遍面涂的施工要等第一遍面涂干固后才可进行。
资料特色①安全环保，不含重金属及VOC；②施工功能优秀，施工操作时刻适中；③遮盖力强、成膜丰厚不褪色，弹性好，不开裂，不起泡，不脱落；④耐水浸泡性好，耐磨、耐候、耐划伤功能优异；⑤附着、重涂性好，可辊涂、刮涂、喷涂于各种弹性体外表。
注意事项1. 本产品为硅PU面层涂料，供专业施工人员运用。
施工时可跟据客户要求严格按照比列添加专用止滑砂，切勿随意更改添加比列，不然可能会带来严重后果！2.运用时请依据施工进度和环境温度断定每次配料量，未运用完的资料有必要随时密封好。
3．本资料的适宜施工温度规模为15℃~40℃。
4．每层施工引荐用料量：≥0.15kg/m2；一般分为两层施工，可依据具体运动场所适量添加用量。
5. 施工前，需对部分缺点进行填充处理。
6．在使用本资料作为参考施工前，请咨询查阅产品说明书以及相关资料，如有不清楚的地方应与厂家进行联络沟通，以便使硅pu球场材料以及面漆组合产品在施工后达到预期的效果。
水性聚氨酯防水涂料配方
水性聚氨酯防水涂料配方
配方一：
1.水性聚氨酯树脂：40%
2.有机硅改性聚氨酯树脂：15%
有机硅改性聚氨酯树脂能够提高涂料的耐候性和耐化学品性能。
3.丙烯酸酯乳液：25%
丙烯酸酯乳液是增稠剂，能够提高涂料的粘度和流变性能，增加涂料的厚度和耐候性。
4.聚合物乳液：10%
聚合物乳液有助于提高涂料的耐磨性和抗冲击性。
5.助剂：10%
助剂主要包括稳定剂、分散剂、消泡剂等，能够提高涂料的稳定性和流变性能，防止涂料产生气泡和分层现象。
6.颜料：适量
颜料可以根据需要选择不同的颜色，并且具有防腐和美观的作用。
7.水：适量
水用来稀释涂料，调整涂料的粘度和固含量。
配方二：
1.水性聚氨酯树脂：50%
2.有机硅改性聚氨酯树脂：10%
3.丙烯酸酯乳液：20%
4.聚合物乳液：10%
5.助剂：10%
6.颜料：适量
7.水：适量
以上是水性聚氨酯防水涂料的两种常见配方，实际配方可以根据具体
需要进行调整。
配方中的成分可以根据防水涂料的使用环境和要求来选择，比如是否需要耐寒、耐高温、耐酸碱等性能。
同时，添加适量的颜料可以
使涂料具有不同的颜色，提高装饰效果。
在制备涂料时，将水性聚氨酯树脂、有机硅改性聚氨酯树脂、丙烯酸酯乳液等成分按比例混合，搅拌均匀
后加入助剂和颜料，最后稀释调剂至适当粘度即可。
高含量有机硅改性水性聚氨酯乳液的制备及性能研究
（ 丙 酮作 溶 剂 时 反 应 温 度 略低 ） 慢 慢 滴 加 一 定 量 的 有 机 硅 ， 用 ， １５ｈ 右 滴 完 ， 加 完 毕 后 继 续 反 应 １５ｈ 然 后 滴 加 一 定 量 ． 左 滴 ． 。 的 Ｐ Ｇ ００ １５ｈ 右 滴 完 ， 加 完 毕 后 继 续 反 应 １５ｈ Ｐ １０ ，． 左 滴 ． 。冷 却到室温 。
步骤二 ： 速取 出第 一步 反 应产 物 ， 于 恒压 滴 液漏 斗 迅 置
中 ， 反 应 器 中加 入０ １ｍ ｌ Ｄ Ａ的 Ｄ Ｆ溶 液 （ ０ｍ 溶 向 ． ｏ的 ＭＰ Ｍ 用９ Ｌ
解， 并事先放 于烘 箱中加热溶解完 全） 升温至 ６ ， ０℃滴 加反应 产物 ， 应 ３ｈ ， 反 后 冷却至室温 ， 得初产品。将 初产 品用 蒸馏水 沉淀 ， 去溶 剂 等， 使用 １ ％Ｎ Ｏ 洗 再 ０ ａ Ｈ溶 液 中和 ， 后 得 聚氨 最 酯预聚体水分散液 。
１３ 乳液 性能 的测定 ．
（ ） 液黏度的测定 ： Ｎ Ｊ １乳 用 Ｄ 一１型旋 转 黏 度 计 测 定 ， 浴 水 温 度 控 制 在 （ ５±１ ２ ）℃ 。 （ ） 液 固 含 量 的 测 定 ： 将 一 块 表 面 皿 称 质 量 ， 把 大 ２乳 先 再
黄
摘
勤， 张剑秋 ， 玉凤 封
（ 海大 学环境 与化 学 工程 学院 ， 海 ２ １０ ） 上 上 ０ ８０
要： 合成 了高有机 硅含量的水性聚氨 酯稳定 乳液 。测 量稳定
性 、 度 及涂 膜 的 ｆ —Ｉ Ｄ Ｃ、 械 性 能 等 进 行 了表 征 。 黏 Ｔ Ｒ、 Ｓ 机 ｒ 关 键 词 ： 机 硅 ； 氨 酯 ； 接 触 角 ； 液 有 聚 水 乳 中图 分 类 号 ：Ｑ ６０ ４ Ｔ ３ ． 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：２ ３— ３２ ２０ ）９— ０ ６— ４ ０５ ４ １ （０ ６ ０ ０ ２ ０
有机硅改性水性聚氨酯乳液的表征及应用
Ｔｈ ｅ ｃ ｈａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎｄ ａ ｐ ｐｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｏ ｒ ｇ ａ ｎｏ ｓ ｉ ｌ ｉ ｃ ｏ ｎ ｍｏ ｄｉ ｉｅ ｆ ｄ ｗａ ｔ ｅ ｒ ｂｏ ｒ ｎｅ ｐｏ ｌ ｙ ｕｒ ｅ ｔ ｈａ ｎｅ ｅ ｍ ｕｌ ｓ ｉ ｏ ｎ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｐ ｏ ｌ ｙ ｕ ｒ ｅ ｔ ｈ ａ ｎ ｅ ｐ ｒ ｅ ｐ ｏ ｌ ｙ ｍｅ ｒ ｗ ａ ｓ ｓ ｙ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｚ ｅ ｄ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｐ ｏ ｌ ｙ ｐ ｒ ｏ ｐ ｙ ｌ ｅ ｎ ｅ ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ ａ ｔ ｅ ｄ ｉ ｏ ｌ ｓ （ Ｐ Ｐ Ｃ ） ａ ｓ ｓ ｏ ｔ ｆ ｓ ｅ ｇ ｍｅ ｎ ！ ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ性 ，于水性聚氨酯预 聚体 上接入 自制三元嵌段硅 油 ，水乳化 ，制备 了聚氨酯 和有机硅的共
一种有机硅改性水性聚氨酯防水涂料及其制备方法[发明专利]
![一种有机硅改性水性聚氨酯防水涂料及其制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/c928fab977232f60dccca12f.png)
专利名称：一种有机硅改性水性聚氨酯防水涂料及其制备方法专利类型：发明专利
发明人：曾国屏,徐建国,王刚,王玲玲,张军
申请号：CN202010938642.1
申请日：20200909
公开号：CN111995943A
公开日：
20201127
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及防水涂料技术领域，提供了一种有机硅改性水性聚氨酯防水涂料，由包括以下质量份数的原料制备得到：聚多元醇与多异氰酸酯的质量份数为100份；亲水扩链剂4～6份；后扩链剂3～7份；中和剂0.05～0.3份；中和剂0.1～1.0份；KH‑550偶联剂1.5～2份、助剂10～25份、填料20～50份和水25～40份；本发明限定了配料时的异氰酸酯指数，并限定了聚多元醇的组成。
本发明提供的有机硅改性水性聚氨酯防水涂料在KH‑550偶联剂的加入量为1.8％时，能保证乳液稳定的情况下，胶膜吸水率为4.7％，具有优异的耐水性、抗污性、机械性能、耐侯性、防水性、耐磨性和防腐效果。
申请人：江西省科学院应用化学研究所
地址：330096 江西省南昌市高新区昌东大道7777号
国籍：CN
代理机构：北京高沃律师事务所
代理人：刘奇
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有机硅改性水性聚氨哺抗起毛起球剂的合成及应用
再加 入计 量 的二羟 甲基 丙酸 （Ｍ Ａ 和有 机硅 偶联剂 ＤＰ）
（－ １ ） Ａ １ ０ 反应 至－ Ｃ 含 量达到 理论值 ，加入 三 乙胺 中 Ｎ０
和中和成盐并加水 乳化 ，得到有机硅改性预聚体 。
ｌ ０
乳白
静置二个 月凝胶 １ ５中硬稍粘 １ ． ４ ５８
未 改性 透 明泛蓝光 稳定无沉 淀 ３ 稍软， ９ 粘手 ２ ． ５５
性水 性聚氨 酯 ，用 于涤棉 织物 的整 理 ， 比较 抗起 毛 起 球 性和 手感 ，研 制一种 较 为理想 的抗起 毛 起球 性 有机硅改型聚氨酯 ，并讨论其整理工艺条件 。
１ 实验部分
１ １原料与仪器 ．
织物 ：涤 棉针织物Ｔ Ｃ（ ５ ３ ） ： ／ ６ ／ ５ 原料 ：２ ４ 甲 ，一
１ ３性能测试 ．
１３ １－ Ｃ 质 量 分 数 测 定 ．． Ｎ０
由表 Ｉ 以看 出 ，Ａ １ 用量 增 加 ，聚 氨酯 乳液 可 １０ 的稳定 性在 用量 为５ 时变 差 ，粘 度 突然增 大 ，一 方 ％
面 是 由于有机 硅 偶联￣ Ａ ） 入后 ，使得聚 氨酯 大 ｆ Ｉ０ １ ｌ １３ 分子 的分 子量增 大 且 由于 引入有 机硅 偶联 剂后 与聚
织物 热定型机 ，Ｙ ５ ２ 型起毛起球测试仪 。 Ｇ ０Ｎ
１２有机硅 改性封端型水性聚氨酯 的制备 ．
将 聚 醚多 元醇 装入 带 有温度 计 和真 空抽 塞 的三
化 ，得 到一 系列产 品 ，考 察其 乳液 性 能，实验 结果
见下表 ｌ 所示 。
表１有机硅偶联剂用量对织物抗起毛起球性 的影 响 Ａ ｌ用量／ 外观 ｌＯ ％ ２ ５ 稳定性 粘度／Ｐ・ ｍａＳ成膜手感 吸水率／ ％
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有机硅改性水性聚氨酯-聚丙烯酸酯乳液的研究
李伟,胡剑青,涂伟萍
(华南理工大学化工与能源学院,广州510640)
摘要:以聚酯多元醇、异佛尔酮二异氰酸酯、甲基丙烯酸甲酯等为原料,合成了水性聚氨酯丙烯酸乳液,加入含侧氨基和不饱和双键的有机硅氧烷进行扩链改性,得到了一系列有机硅改性的聚氨酯丙烯酸乳液。
对得到的产物进行了表征,对改性前后的体系涂膜的性能进行了比较,结果表明,用有机硅改性的聚氨酯丙烯酸乳液形成的涂膜接触角更大、附着力更强、具有更好的耐水性,但硬度稍有下降。
关键词:水性聚氨酯;有机硅;接触角;耐水性;柔韧性
0引言
水性聚氨酯(WPU)涂料有良好的物理机械性能和优良的耐寒性。
但是单一的PU乳液存在自增稠差、固含量低、耐水性差、机械强度不如丙烯酸树脂等缺点,且成本较高。
而聚丙烯酸酯(PA)乳液在性能上能与聚氨酯乳液形成互补,所以将聚氨酯乳液和聚丙烯酸乳液复合制备水
性聚氨酯-丙烯酸酯(PUA)乳液,兼有聚氨酯和聚丙烯酸酯乳液的优点,有很好的应用前景。
有机硅树脂表面能低,耐水性、耐候性以及透气性优良,已经广泛用于聚氨酯改性,采用合适化学方法用有机硅对水性聚氨酯-聚丙烯酸酯进行改性,可以得到有良好耐水性以及力学性能的涂膜。
本文在聚氨酯链段上引入了几种有机硅氧烷,对得到的产物进行了表征及性能对比,制得了具有优良耐水性及力学性能的聚氨酯-聚丙烯酸酯乳液[1-2]。
1实验
1.1原料
异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、己内酯二元醇(PCL)(M n=2000):工业品,拜耳公司;1,4-丁二醇(BDO):化学纯,上海凌峰化学试剂公司;二羟甲基丙酸(DMPA):工业品,进口;三羟甲基丙烷(TMP):试剂级,上海试剂一厂;N-甲基吡咯烷酮(NMP)、三乙胺(TEA)、乙二胺(EDA)、丙酮:分析纯,湖北大学化工厂;有机硅Z-6011、有机硅Z-6020、有机硅Z-6032:道康宁公司。
1.2合成工艺
1.2.1PU乳液的合成
将聚酯多元醇进行脱水处理后加入到装有搅拌器、冷凝管、温度计的四口烧瓶中,水浴升温到75～80℃后,加入IPDI,开动搅拌反应1.5～2h,后加入1,4-丁二醇,80℃反应1～1.5h,然后降温到70℃加入二羟甲基丙酸(溶于NMP中)和三羟甲基丙烷,反应2～3h,期间注意用丙酮调节黏度,后降温至50℃以下,加入有机硅后再加三乙胺中和15～20min,出料,在高速剪切下于去离子水中乳化分散,加入乙二胺扩链。
减压脱去溶剂,最后得到半透明的带蓝光的PU乳液。
1.2.2PUA乳液的合成
将PU乳液、乳化剂、水混合后置于四口烧瓶中,搅拌加入含有引发剂AIBN的BA溶液,预乳化一段时间于80℃聚合3h,再升温至90℃反应1h,降至室温,出料,得到PUA乳液。
1.3乳液的成膜性能测试
(1)耐水性测试[3]:取适量的乳液涂在聚四氟乙烯板上,室温干燥7d成膜,将膜剪成
2cm×2cm的小块,称质量(m0),然后在水中浸泡一定时间,取出后吸干表面上的液体,称质量(m1)。
计算膜的吸水率:
吸水率=(m1-m0)/m0×100%
用上海中晨数字技术设备有限公司JC2000C1型静滴接触角测量仪测量接触角;
(2)硬度测试:根据GB/T1730—1993,使用QYB型漆膜摆杆硬度计测量;
(3)附着力测试:根据GB1720—1979(1989)测量;
(4)柔韧性测试:根据GB/T1731—1993测量;
(5)乳液稳定性测试:将乳液放入90℃烘箱中5h,然后立刻放进0℃冰箱中5h,如此反复10次,观察是否有沉淀产生;
(6)乳液黏度测试:使用Brookfield公司DV-Ⅱ+型旋转黏度计,选择2号转子,转速为
80r/min;
(7)红外光谱测试:使用BRUKER公司VECTOR33型傅里叶变换红外光谱仪。
2结果与讨论
2.1产物的红外光谱分析
本实验中使用了Z-6011、Z-6020、Z-60323种有机硅氧烷对聚氨酯-聚丙烯酸酯体系进行改性,这3种硅氧烷的结构如式1。
图1 Z-6032改性涂膜的ATR谱图
从图1可以看到,3378cm-1归属—OH伸展振动;NHCO的顺式NH伸展振动,在2949cm-1和2865cm-1分别是—CH2—和—CH3的伸展振动峰;而在2240～2280cm-1没有出现强的吸收峰,可以认为—NCO基团反应完全了;1725cm-1则归属酯基和酰胺基中CO伸缩振动吸收
峰;1520cm-1则是酰胺键中N—H变形振动;在1064cm-1有一个明显的峰出现,是Si—O—CH3的伸缩振动峰,说明主链中有硅氧烷链段;而在1820cm-1、995cm-1以及915cm-1这三个位置并没有吸收峰的出现,由此可以推断Z-6032末端的乙烯基发生了反应,也就是说Z-6032已经接枝到聚丙烯酸酯体系中。
2.2有机硅改性乳液的基本性能
PUA-0为未经有机硅氧烷改性得到的乳液,PUA-1、PUA-2、PUA-3分别为使用有机硅氧烷Z-6011、Z-6020、Z-6032改性得到的乳液。
其基本性能见表1。
表1乳液的基本性能
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从表2中可以看出,有机硅氧烷改性的体系,其涂膜与水的接触角较大,有机硅分子嵌在聚氨酯-聚丙烯酸酯主链中,硅原子向表面迁移并富集在表面,由于硅氧链段有很强的疏水性,水与改性的涂膜表面的接触角要比未经改性的涂膜大得多。
而用三种有机硅氧烷改性得到的体系与水的接触角又各有不同,其中Z-6011接触角最大,因为其分子是单侧氨基结构,硅氧链段在树脂主链中呈现出悬浮状,其硅原子更易迁移到涂膜表面。
所以展现出优良的表面耐水性能[6-7]。
2.3.2有机硅氧烷对涂膜力学性能的影响
表3为改性前后涂膜的力学性能。
表3漆膜的力学性能
从表3可以看出,经过改性的涂膜附着力及柔韧性都有一定的提高,硬度稍稍有点降低。
有机硅氧烷是能同时与极性物质和非极性物质产生一定结合力的化合物,其特点是分子中同时具有极性和非极性部分。
可用通式表示为Y(CH2)nSiX3,其中Y表示烷基、苯基以及乙烯基、环氧基、氨基、巯基等有机官能团,其中氨基与聚氨酯-聚丙烯酸树脂中的—NCO发生化学结合;X表示甲氧基、乙氧基,这些基团易水解成硅醇而与无机物质(玻璃、硅石、金属、粘土等)表面的氧化物或羟基反应,生成稳定的硅氧键。
因此,通过使用有机硅氧烷,可在无机物质和有机物质的界面之间架起“分子桥”,把两种性质完全不同的材料连接在一起,有效地改善聚氨酯-聚丙烯酸酯的附着力。
同时,由于有机硅氧烷中的硅氧键比较柔软,改善了高硬段体系下涂膜的柔韧性[8]。
3结语
通过三种不同结构的有机硅氧烷对聚氨酯-聚丙烯酸酯乳液改性,得到了稳定的有机硅改性乳液,研究表明,通过在聚氨酯-聚丙烯酸酯链段中引入有机硅氧烷可以有效地改进涂膜的耐水性以及附着力,而对乳液的稳定性则不会有太大的影响。