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。
GE 在会上集中展示了其可为不同建筑项目量身定制的幕墙材料解决方案，特别是在多个大型重点项目中广获赞誉的密封胶系列产品。
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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。
水性聚氨酯胶黏剂改性方法分析[论文]
![水性聚氨酯胶黏剂改性方法分析[论文]](https://img.taocdn.com/s3/m/32e387c5050876323112125a.png)
水性聚氨酯胶黏剂的改性方法分析摘要：水性聚氨酯胶黏剂具有优良的化学黏结力，简便的粘结工艺，稳定性好，抗低温等优点，但是它自身具有一定的缺点。
水性聚氨酯胶黏剂初黏力较低、耐水性相对较差、硬度低等缺点。
为解决这些问题，我国的科研机构及科研人员不断加强对水性聚氨酯胶黏剂改性方法的研究，并取得了一定的成就。
本文主要介绍了一些水性聚氨酯胶黏剂的改性方法，并对其优缺点进行对比，以找出各种改性方法的适用领域，研究其发展趋势。
关键词：水性聚氨酯胶黏剂改性方法水性聚氨酯是一种把水当作分散介质的聚氨酯体系。
水性聚氨酯胶黏剂的溶剂为水，具有无污染，无毒性，良好的相容性，优良的机械性能，容易改性等优点，因而被当作环保型涂料和胶黏剂而得到广泛的应用。
尽管水性聚氨酯胶黏剂有很多的优点，但是仍然无法避免出现不足之处。
水性聚氨酯胶黏剂的成膜速度相对较慢，初黏力较低等缺点，另外水性聚氨酯胶黏剂还存在着较差的耐水性和耐溶剂性，硬度较低，手感不佳等缺点。
因此，多年来我国的研究机构和研究人员都对水性聚氨酯胶黏剂的改性进行深入研究，旨在提高水性聚氨酯的性能，改进不足，扩大应用领域。
目前，国内外的水性聚氨酯胶黏剂改进方法主要有环氧树脂改性、有机硅改性、丙烯酸改性、纳米材料改性等。
一、国内外水性聚氨酯胶黏剂的研究现状及存在的问题水性聚氨酯胶黏剂虽然无毒环保，但是其在具体的使用当中仍然存在着许多的问题，有待进一步的改进。
1.1固含量相对较低当前我国的水性聚氨酯胶黏剂中固含量比较低，大多数仅仅占30%左右，致使水性聚氨酯胶黏剂的干燥速度降低，同时运输费用增高。
提高其固含量，有利于提高它的干燥速度，但是这通常又会引起黏度过大，乳液分散相对困难，降低稳定性等问题。
如何解决这些问题，是研究者们的一个重要课题。
1.2 固化速度相对较慢因水性聚氨酯胶黏剂的分散介质是水，而水的挥发速度和干燥速度比较慢，这导致水性聚氨酯胶黏剂的固化速度变慢，增加了能量的消耗，同时生产效率也有了很大的降低。
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
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
业
２ ０ １ ３年 第 ２ ８卷 第 ５期
２０１ ３． Ｖｏ １ ． ２ ８ Ｎｏ． ５
２ ８・
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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。
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
有机硅改性聚氨酯涂料的研究与应用
聚氨酯(PU)自20世纪40年代出现以来,在涂料、弹性体、泡沫塑料及粘合剂等方面均已获得广泛应用,是一种多功能的聚合物材料,也是发展最快的高分子材料之一。
聚氨酯含有特征单元结构氨基甲酸酯键[1](-NH-CO-),链中含有交替的软链段和硬链段,使得其聚集态结构为多相结构,这决定了聚氨酯涂料优良的耐磨、柔韧等性能。
然而单一的聚氨酯涂料在耐水性、光泽、硬度等方面还不够理想,通过改性可以使其获得更加优异的综合性能。
聚氨酯的改性有两种方式:一种是通过简单的物理方法将具有互补特性的两种或多种树脂混合在一起;另一种是通过化学方法使产品具有两种或多种体系的特性。
有机硅材料具有耐高低温、耐气候老化、耐臭氧、电绝缘、耐燃、无毒、无腐蚀和生理惰性等优异性能,因而是聚氨酯改性产品的理想材料。
将有机硅用于聚氨酯的改性克服了聚氨酯材料的性能缺陷,是扩大聚氨酯应用领域的一条重要途径。
本文探讨了有机硅改性聚氨酯涂料的各种途径,并简要介绍了其应用。
1 溶剂型有机硅改性PU涂料溶剂型涂料目前在高档涂装如高级轿车、飞机蒙皮、精密仪表等领域还存在着广泛的应用。
如孙道兴、刘香兰[2]等人研究的有机硅改性聚氨酯摩托车涂料,其耐盐水、耐酸碱、柔韧性都有很大提高。
田军、薛群基[3]等研究了端羟基的聚二甲基硅氧烷与醇解蓖麻油改性聚氨酯预聚体在甲苯溶剂中的共混改性。
共聚物成膜后,分子结构中的有机硅链段更倾向于在表面聚集取向,而聚氨酯链段朝向内层,这样使得共聚物膜的附着力、硬度、固化速度等力学性能得到改善;同时,其表面呈现低的表面能,其耐热性也得到了提高。
由聚氨酯预聚体、氨基硅烷或硅氧烷、聚有机硅氧烷增粘剂、含氢硅氧烷、有机溶剂等组成的涂料在氯铂酸催化下,(150~200)℃固化成膜,固化后的涂膜光滑、耐热、耐磨,对未经任何表面处理的硅橡胶有良好的粘接性[4]。
采用侧链含有多氨基官能团的硅油在溶剂中改性聚氨酯,这种硅氧烷在聚氨酯的合成过程中,侧链参加反应,硅氧烷链悬挂在聚氨酯的主链上,有利于硅原子向表面迁移,只需加入少量的氨基硅油就能改善聚氨酯的表面性质[5,6]。
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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文献中已有的研究结果及其分析
图1 有机硅改性阴离子水性聚氨酯的FTIR谱图
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文献中已有的研究结果及其分析
有机硅含量对力学性能的影响
表1有机硅含量对力学性能的影响
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有机硅共聚改性水性聚氨酯乳液的 研究
专业：材料学 导师：杜宗良
学生：李楚璇
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有机硅共聚改性水性聚氨酯乳液的研究
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研究目的
改性水性聚氨酯的合成
课题主要研究内容初步计划
文献中已有的研究结果及其分析
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有机硅
有机硅（silicone)，即有机硅化合物，是指含 有Si-O键、且至少有一个有机基团直接与硅原 子相连的化合物，习惯上常把那些通过氧、硫、 氮等使有机基团与硅原子相连接的化合物也当 作有机硅化合物。其中，以硅氧键（-Si-0-Si-） 为骨架组成的聚硅氧烷，是有机硅化合物中为 数最多，研究最深、应用最广的一类，约占总 用量的90%以上。
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文献中已有的研究结果及其分析
有机硅含量对吸水率的影响
表2有机硅含量对吸水率的影响
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文献中已有的研究结果及其分析
有机硅含量对乳液稳定性的影响
表3有机硅含量对乳液稳定性的影响
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文献中已有的研究结果及其分析
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改性水性聚氨酯的合成
方法二：后加料方式 首先将以一定比例混合的聚氧化丙烯二醇( PPG) 与TDI 在以适量丙酮为溶剂的体系中进行反应, 制备出端基为NCO基团的预聚体; 预聚体再与 1,4-丁二醇( BDO) 、羟基聚硅氧烷、2, 2-二羟 甲基丙酸( DMPA) 反应并扩链,扩链产物以三乙 胺( TEA)中和后经强力乳化, 再与乙二胺( EDA) 反应进一步扩链, 真空脱溶等过程, 最后合成出 一种新型的水分散有机硅-聚氨酯( SI-PU) 共聚 物乳液。
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改性水性聚氨酯的合成
去离子水
多异氰酸酯
羟基聚硅氧烷
主要原料
低聚物多元醇
扩链剂
DMPA
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改性水性聚氨酯的合成
合成方法 方法一：前加料方式 首先将以一定比例混合的聚氧化丙烯二醇( PPG) 和羟基聚硅氧烷与TDI 在以适量丙酮为溶剂的 体系中进行反应, 制备出端基为NCO基团的预 聚体; 预聚体再与1,4-丁二醇( BDO) 、2, 2-二 羟甲基丙酸( DMPA) 反应并扩链,扩链产物以三 乙胺( TEA)中和后经强力乳化, 再与乙二胺 ( EDA) 反应进一步扩链, 真空脱溶等过程, 最后 合成出一种新型的水分散有机硅-聚氨酯( SIPU) 共聚物乳液。
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研究内容
样品性能和结构表征测试
乳液粘度测试 乳液固含量测试 乳液性能测试 乳液粒径大小和粒径分布测试 凝胶色谱法（GPC）测定聚合物相对分子质量及其分布 透射电子显微镜（TEM）观察水分散体的多相结构等微观形貌 扫描电镜（SEM）观察胶膜断面的微观形貌 示差扫描量热分析（DSC）法分析聚合物的玻璃化温度的变化 热重法（TG）分析聚合物的热分解性能 表面ESCA能谱分析 傅里叶变换红外光谱分析 核磁共振测试分析 胶膜拉伸强度和断裂伸长率测试 胶膜剥离强度测试 胶膜耐水耐溶剂性、水接触角、吸水率测试
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改性水性聚氨酯的合成 主要反应
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改性水性聚氨酯的合成
以前加料方式为例为大家介绍有机硅改性水性 聚氨酯的主要反应历程
1.预聚体的制备
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改性水性聚氨酯的合成
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研究目的
利用有机硅改性水性聚氨酯的原因
水性聚氨酯
由于水性聚氨酯分子链中含有亲水基团导致其 耐水性较差 线性的水性聚氨酯分子链形成的材料，其耐溶剂性及机械性能也不理想 手感发粘
有机硅
具有耐低温、耐气候老化、电器绝缘、耐臭氧、憎水、难燃、生理惰性 具有疏水性能和较低的表面能 有机硅聚合物还能赋予涂层杰出的柔软性和爽滑的手感 硅氧烷基团在水的存在下可以产生水解缩合反应形成的—Si—O—Si—键十 分稳定，并且形成交联结构，可以有效地提高材料的耐溶剂性能以及机械性 能
不同加料方式对结构和性能的影响ห้องสมุดไป่ตู้
后加料方式使有机硅在PU分子中分布较集中，少量有机硅就能形 成聚硅氧烷的富集区，随着有机硅加入量的增加胶膜憎水性提高， 接触角增大，而继续增加有机硅，相分离会显著，表面不均匀作 用更突出，接触角随即又降低。 前加料方式使得Si在聚合物中分布较均匀，胶膜的水接触角随有 机硅的用量增加而增大，随着表面的Si含量趋于饱和,水接触角维 持一稳定值不再增大
2.扩链
3.亲水扩链
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改性水性聚氨酯的合成
4.季铵化
5.乳化分散
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研究内容
主要研究内容
加料顺序
乳液外观、稳定性、粒 径、粒径分布、 胶膜 力学性能、耐溶剂和耐 水性、耐热性、水接触 角、吸水率
R值
DMPA含量
乳液外观、稳定性、胶 膜力学性能、耐溶剂和 耐水性、耐热性、水接 触角、吸水率
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研究内容
主要研究内容
环境温度
乳液外观、稳定性、粘 度、胶膜力学性能、耐 溶剂和耐水性、耐热性、 水接触角、吸水率
中和度
乳液外观、稳定性、胶 膜力学性能、耐溶剂和 耐水性、耐热性、水接 触角、吸水率
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文献中已有的研究结果及其分析
R值对结构和性能的影响 当n [NCO] / n [OH] 值比较小时, 预聚物的分子质量较 大, 一条分子链可能穿越多个聚集体易生成交联的大分 子不仅导致体系黏度增加, 容易产生凝胶, 影响预聚体 的质量,还阻碍了相转变的发生反之, n [NCO] / n[OH] 值比较大时, 预聚体的分子质量较小, 无法满足所需的 力学性能要求。实验证明：当预聚阶段的n [NCO] / n [OH] 值为1.3时为佳。
有机硅对相分离的影响
图2 有机硅对相分离的影响
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文献中已有的研究结果及其分析
有机硅对耐热性的影响
图3 纯聚氨酯的TGA曲线
图4 有机硅质量分数为3%的聚 氨酯的TGA曲线
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文献中已有的研究结果及其分析
有机硅含量
乳液外观、稳定性、粘 度、固含量、粒径、粒 径分布、 玻璃化温度、 聚合物分子量及其胶膜 力学性能、耐溶剂和耐 水性、耐热性、结晶性、 水接触角、吸水率
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研究内容
主要研究内容 乳液外观、稳定性、粘 度、固含量、胶膜力学 性能、耐溶剂和耐水性、 耐热性、水接触角、吸 水率
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文献中已有的研究结果及其分析
DMPA含量对胶膜力学性能的影响
图5 DMPA用量对胶膜力学性能的影响
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文献中已有的研究结果及其分析
环境温度对胶膜性能的影响
Fig.6 Water contact angle of Si-PU at different temperatures
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