一种纳米二氧化硅改性水性聚氨酯的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种纳米二氧化硅改性水性聚氨酯的制备方法，包括如下步骤：(1)采用常规方法制备水性聚氨酯的预聚体；(2)硅烷偶联剂修饰的纳米硅溶胶：将纳米硅溶胶用少量异丙醇稀释，然后与硅烷偶联剂进行混合，常温搅拌反应30分钟，得到硅烷偶联剂修饰的纳米硅溶胶；(3)将步骤(1)得到的水性聚氨酯的预聚体加入到步骤(2)得到的硅烷偶联剂修饰的纳米硅溶胶中，并加入去离子水和小分子胺类扩链剂，常温下经高速剪切乳化分散15?30分钟，减压蒸馏除去溶剂，即得到纳米二氧化硅改性水性聚氨酯。该方法制备的树脂成膜后具有优异的硬度、附着力、耐冲击性、耐水性、耐老化、耐溶剂擦洗性、耐酸性、耐盐水性及耐磨性等。
【专利说明】
一种纳米二氧化硅改性水性聚氨酯的制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种纳米二氧化硅改性水性聚氨酯的制备方法，尤其涉及一种硅烷偶 联剂修饰纳米硅溶胶的制备及其对水性聚氨酯的改性。
【背景技术】
[0002] 水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的聚氨酯体系，与传统的溶剂型聚 氨酯相比，水性聚氨酯具有无毒、不易燃、对环境友好等特点，而且水性聚氨酯结构-性能的 可调节性使其同时具有弹性体和塑料的性质以及优良的耐磨性和附着力等，广泛应用于皮 革/合成革涂饰剂、织物涂层与整理剂、涂料、胶黏剂、纸张表面处理剂和纤维表面处理剂等 领域，具有广阔的市场前景。但是水性聚氨酯的耐水性、耐溶剂性、耐热性、物理机械性能较 差，在一定程度上限制了水性聚氨酯的应用。同时，随着科学技术的不断发展，人们对材料 的物理和力学性能的要求也越来越高，为了提高水性聚氨酯的综合性能，扩大使用范围，需 要对其进行改性。
[0003]纳米二氧化硅是目前应用最广泛的纳米材料之一，其原料易得、制备工艺简单，并 具有较好的物理和化学稳定性，纳米二氧化硅表面羟基含量较高，能与异氰酸酯基进行化 学结合，而且聚氨酯分子上氨基甲酸酯基的活泼氢能和纳米二氧化硅表面的氧原子形成氢 键，使得纳米材料和被改性的水性聚氨酯在界面上进行有效的结合而达到改性。用纳米二 氧化硅对水性聚氨酯进行改性，可以提高水性聚氨酯涂膜的硬度、柔韧性、致密性、耐冲击 性、抗腐蚀性等，另外纳米二氧化硅在涂膜干燥时所形成的网络结构，还可提高涂膜的耐水 性、耐老化、耐污性等。
[0004]但纳米二氧化硅本身具有较强的亲水性和自聚性，很难高度均匀分散在水性聚氨 酯体系中，制备纳米二氧化硅改性水性聚氨酯常用的方法有共混法、原位聚合法和溶胶-凝 胶法。共混法首先制备出各种形态的纳米粒子，再通过各种方式将其与水性聚氨酯混合;为 防止纳米粒子团聚，共混前要对纳米粒子进行表面修饰，来提高其分散稳定性。原位聚合法 制备纳米二氧化硅改性水性聚氨酯时，一般是先将改性过的纳米二氧化硅与大分子多元 醇、异氰酸酯、亲水性扩链剂和催化剂混合，利用异氰酸酯和多元醇的原位聚合反应，使纳 米二氧化硅粒子均匀的嵌在聚氨酯基体中，而且纳米粒子间会夹杂一些大分子链，产生局 部的微互穿网络结构。溶胶一凝胶法制备纳米二氧化硅改性水性聚氨酯的方法主要分为两 种:一种是正硅酸乙酯或正硅酸甲酯溶于聚氨酯预聚体中，让水解和乳化同时进行，形成核 壳结构的水性聚氨酯纳米复合材料;另一种是将正硅酸乙酯或正硅酸甲酯直接溶于水性聚 氨酯乳液中，在催化剂条件下正硅酸乙酯或正硅酸甲酯经水解缩合形成纳米二氧化硅胶体 粒子。从改性效果和实施工艺综合来看，目前适合工业化生产，并且具备一定改性效果的方 法是共混法。但目前共混法是将纳米二氧化硅粉体经改性、研磨、超声分散或几种方式组合 处理，然后通过机械搅拌的方式引入水性聚氨酯中，但要使其在聚合物基体中完全达到纳 米级分散非常困难;纳米硅溶胶是二氧化硅颗粒在水中或溶剂中的分散液，可与丙烯酸酯、 醋酸乙烯等乳液任意相容，但用于水性聚氨酯改性则相对较少。
【发明内容】
[0005] 为克服上述现有纳米二氧化硅改性水性聚氨酯较难工业化生产，且二氧化硅粒子 容易团聚，较难在水性聚氨酯中稳定均匀分散，本发明提供了一种纳米二氧化硅改性水性 聚氨酯的制备方法，该方法先对纳米硅溶胶进行偶联剂修饰，然后与水性聚氨酯共混，实现 良好的分散，同时采用后扩链方式，引入网络互穿结构;该方法制备的树脂成膜后具有优异 的硬度、附着力、耐冲击性、耐水性、耐老化、耐溶剂擦洗性、耐酸性、耐盐水性及耐磨性等。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种纳米二氧化硅改性水性聚 氨酯的制备方法，包括如下步骤：
[0007] (1)采用常规方法制备水性聚氨酯的预聚体；
[0008] (2)硅烷偶联剂修饰的纳米硅溶胶:将纳米硅溶胶用少量异丙醇稀释，然后与硅烷 偶联剂进行混合，常温搅拌反应30分钟，得到硅烷偶联剂修饰的纳米硅溶胶；
[0009] (3)将步骤(1)得到的水性聚氨酯的预聚体加入到步骤(2)得到的硅烷偶联剂修饰 的纳米硅溶胶中，并加入去离子水和小分子胺类扩链剂，常温下经高速剪切乳化分散15-30 分钟，减压蒸馏除去溶剂，即得到纳米二氧化硅改性水性聚氨酯。
[0010] 本发明所述的纳米二氧化硅改性水性聚氨酯的制备方法，其中，所述步骤(2)中异 丙醇用量为纳米硅溶胶质量分数的10-20 %;硅烷偶联剂用量为纳米硅溶胶质量分数的10-40%;纳米硅溶胶用量为水性聚氨酯预聚体质量分数的20-80%;所述步骤(3)去离子水的 用量为水性聚氨酯预聚体质量分数的20-80%;小分子扩链剂的用量为水性聚氨酯预聚体 质量分数的2-5 %。
[0011] 本发明所述的纳米二氧化硅改性水性聚氨酯的制备方法，其中，所述步骤(1)具体 包括如下步骤：
[0012] (1.1)将大分子多元醇加入反应瓶中，100 °C减压蒸馏30-60分钟，直至含水量低于 0.5%，降温至60°C，加入多异氰酸酯、催化剂，升温至70-90°C反应2-4小时；
[0013] (1.2)降温至60°C，加入小分子醇类扩链剂和小分子亲水扩链剂，升温至70-90°C 反应2-4小时，直至NC0含量达到理论值；
[0014] (1.3)降温至40-60°C，并用溶剂降粘后，加入成盐剂，反应15-30分钟，得到水性聚 氨酯的预聚体。
[0015] 本发明所述的纳米二氧化硅改性水性聚氨酯的制备方法，其中，所述步骤(1)中各 组分在水性聚氨酯预聚体中质量分数为：
[0016] 大分子多元醇在水性聚氨酯预聚体中质量分数为40-60% ;
[0017]多异氰酸酯在水性聚氨酯预聚体中质量分数为20-40% ;
[0018] 催化剂在水性聚氨酯预聚体中质量分数为0.2-0.5% ;
[0019] 小分子醇类扩链剂在水性聚氨酯预聚体中质量分数为2-5% ;
[0020] 小分子亲水扩链剂在水性聚氨酯预聚体中质量分数为2-8% ;
[0021] 溶剂在水性聚氨酯预聚体中质量分数为10-20% ;
[0022] 成盐剂在水性聚氨酯预聚体中质量分数为2-5% ;
[0023] 上述组分的质量分数之和为100%。
[0024]本发明所述的纳米二氧化硅改性水性聚氨酯的制备方法，其中，所述大分多元醇 为聚酯多元醇或聚醚多元醇，所述聚酯多元醇选自分子量为1000或2000的聚己二酸乙二醇 酯、聚己二酸丁二醇酯、聚己二酸己二醇酯、聚碳酸酯中的一种，所述聚醚多元醇选自分子 量为1000或2000的聚丙二醇或聚四氢呋喃二醇；
[0025]所述多异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰 酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种；
[0026]所述催化剂选自二月桂酸二丁基锡或辛酸亚锡。
[0027] 本发明所述的纳米二氧化硅改性水性聚氨酯的制备方法，其中，所述小分子醇类 扩链剂选自1，4-丁二醇、乙二醇、己二醇、一缩二乙二醇、新戊二醇中的一种;所述的小分子 亲水扩链剂选自2，2-二羟甲基丙酸或2，2-二羟甲基丁酸。
[0028] 本发明所述的纳米二氧化硅改性水性聚氨酯的制备方法，其中，所述溶剂选自丙 酮、丁酮、四氢呋喃中的一种;所述成盐剂选自三乙胺、三乙醇胺、氨水中的一种。
[0029] 本发明所述的纳米二氧化硅改性水性聚氨酯的制备方法，其中，所述纳米硅溶胶 的pH为3-5，二氧化硅粒径为10-20nm，固含为25-35 % 〇
[0030] 本发明所述的纳米二氧化硅改性水性聚氨酯的制备方法，其中，所述硅烷偶联剂 选自甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、T-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)、 y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)中的一种。
[0031] 本发明所述的纳米二氧化硅改性水性聚氨酯的制备方法，其中，所述小分子胺类 扩链剂选自乙二胺、二邻氯二苯胺甲烷(MOCA)、N，N-二羟基（二异丙基）苯胺(HPA)中的一 种。
[0032] 实施本发明的纳米二氧化硅改性水性聚氨酯的制备方法，具有以下有益效果：
[0033] 1、通过硅烷偶联剂修饰后的纳米硅溶胶可以稳定均匀的分散在水性聚氨酯中，避 免了二氧化硅粒子之间的团聚现象。
[0034] 2、通过二次扩链使得纳米二氧化硅粒子与聚氨酯大分子链之间产生微观网络互 穿结构，使两者之间的结合更为紧密，纳米二氧化硅改性后的水性聚氨酯树脂成膜后具有 优异的硬度、附着力、耐冲击性、耐水性、耐老化、耐溶剂擦洗性、耐酸性、耐盐水性及耐磨性 等。
[0035] 3、本发明的合成方法简单、方便、易于工业化，得到的树脂成膜后耐候性、耐化学 试剂性及耐磨性佳，与涂覆基质附着力好，能够在玻璃、PVC板材和金属板材等多种表面使 用。
【具体实施方式】
[0036]下面，结合【具体实施方式】，对本发明做进一步描述：
[0037]本发明的一种纳米二氧化硅改性水性聚氨酯的制备方法，包括如下步骤：
[0038] (1)将大分子多元醇加入反应瓶中，100°C减压蒸馏30-60分钟，直至含水量低于 0.5%，降温至60°C，加入多异氰酸酯、催化剂，升温至70-90°C反应2-4小时；
[0039] (2)降温至60°C，加入小分子醇类扩链剂和小分子亲水扩链剂，升温至70_90°C反 应2-4小时，直至NC0含量达到理论值；
[0040] (3)降温至40-60°C，并用溶剂降粘后，加入成盐剂，反应15-30分钟，得到水性聚氨 酯的预聚体。
[0041] (4)硅烷偶联剂修饰的纳米硅溶胶:将纳米硅溶胶用少量异丙醇稀释，然后与硅烷 偶联剂进行混合，常温搅拌反应30分钟，得到硅烷偶联剂修饰的纳米硅溶胶；
[0042] (5)将步骤(3)得到的水性聚氨酯的预聚体加入到步骤(4)得到的硅烷偶联剂修饰 的纳米硅溶胶中，并加入去离子水和小分子胺类扩链剂，常温下经高速剪切乳化分散15-30 分钟，减压蒸馏除去溶剂，即得到纳米二氧化硅改性水性聚氨酯。
[0043] 其中，所述步骤(1)-(3)中各组分在水性聚氨酯预聚体中质量分数为:大分子多元 醇在水性聚氨酯预聚体中质量分数为40-60 %;多异氰酸酯在水性聚氨酯预聚体中质量分 数为20-40% ;催化剂在水性聚氨酯预聚体中质量分数为0.2-0.5% ;小分子醇类扩链剂在 水性聚氨酯预聚体中质量分数为2-5%;小分子亲水扩链剂在水性聚氨酯预聚体中质量分 数为2-8% ;溶剂在水性聚氨酯预聚体中质量分数为10-20% ;成盐剂在水性聚氨酯预聚体 中质量分数为2-5% ;上述组分的质量分数之和为100%。
[0044] 所述步骤(4)中异丙醇用量为纳米硅溶胶质量分数的10-20%;硅烷偶联剂用量为 纳米硅溶胶质量分数的10-40%;纳米硅溶胶用量为水性聚氨酯预聚体质量分数的20-80% ；
[0045] 所述步骤(5)去离子水的用量为水性聚氨酯预聚体质量分数的20-80%;小分子扩 链剂的用量为水性聚氨酯预聚体质量分数的2-5%。
[0046] 所述大分多元醇为聚酯多元醇或聚醚多元醇，所述聚酯多元醇选自分子量为1000 或2000的聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸丁二醇酯、聚己二酸己二醇酯、聚碳酸酯中的一种， 所述聚醚多元醇选自分子量为1000或2000的聚丙二醇或聚四氢呋喃二醇；
[0047]所述多异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰 酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种；
[0048]所述催化剂选自二月桂酸二丁基锡或辛酸亚锡。
[0049]所述小分子醇类扩链剂选自1，4_ 丁二醇、乙二醇、己二醇、一缩二乙二醇、新戊二 醇中的一种;所述的小分子亲水扩链剂选自2,2_二羟甲基丙酸或2,2_二羟甲基丁酸。
[0050]所述溶剂选自丙酮、丁酮、四氢呋喃中的一种;所述成盐剂选自三乙胺、三乙醇胺、 氨水中的一种。
[0051 ] 所述纳米硅溶胶的pH为3-5,二氧化硅粒径为10-20nm，固含为25-35 %。
[0052] 所述硅烷偶联剂选自甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、Y-缩水甘油醚氧丙 基三甲氧基硅烷(KH560)、y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)中的一种。
[0053]所述小分子胺类扩链剂选自乙二胺、二邻氯二苯胺甲烷(M0CA)、N，N-二羟基(二异 丙基)苯胺(HPA)中的一种。
[0054] 实施例1
[0055] -种纳米二氧化硅改性水性聚氨酯的制备方法，包括如下步骤：
[0056] (1)将40g分子量为1000的聚己二酸乙二醇酯加入反应瓶中，100°C减压蒸馏30分 钟，降温至60°C，加入20g甲苯二异氰酸酯、0.2g二月桂酸二丁基锡，升温至70°C反应4小时； [0057] (2)降温至60°C，加入2g 1，4_丁二醇和2g 2,2-二羟甲基丙酸，升温至70°(：反应4 小时，直至NC0含量达到理论值；
[0058] (3)降温至40°C，并用10g丙酮降粘后，加入2g三乙胺，反应30分钟，得到水性聚氨 酯的预聚体；
[0059] (4)将20g纳米硅溶胶用lOg异丙醇稀释，然后与lOg甲基三甲氧基硅烷进行混合， 常温搅拌反应30分钟，得到硅烷偶联剂修饰的纳米硅溶胶；
[0060] (5)将步骤(3)得到的水性聚氨酯的预聚体加入到步骤(4)得到的硅烷偶联剂修饰 的纳米硅溶胶中，并加入20g去离子水和2g乙二胺，常温下经高速剪切乳化分散15分钟，减 压蒸馏除去丙酮和异丙醇，即得到纳米二氧化硅改性水性聚氨酯。
[0061 ] 实施例2
[0062] -种纳米二氧化硅改性水性聚氨酯的制备方法，包括如下步骤：
[0063] (1)将60g分子量为2000的聚四氢呋喃二醇加入反应瓶中，100 °C减压蒸馏30分钟， 降温至60 °C，加入40g六亚甲基二异氰酸酯、0.5g辛酸亚锡，升温至90 °C反应2小时；
[0064] (2)降温至60°C，加入5g-缩二乙二醇和8g 2,2-二羟甲基丁酸，升温至90°(：反应2 小时，直至NC0含量达到理论值；
[0065] (3)降温至60°C，并用20g丁酮降粘后，加入5g氨水，反应15分钟，得到水性聚氨酯 的预聚体；
[0066] (4)将80g纳米硅溶胶用20g异丙醇稀释，然后与40gKH560进行混合，常温搅拌反应 30分钟，得到硅烷偶联剂修饰的纳米硅溶胶；
[0067] (5)将步骤(3)得到的水性聚氨酯的预聚体加入到步骤(4)得到的硅烷偶联剂修饰 的纳米硅溶胶中，并加入80g去离子水和5gM0CA，常温下经高速剪切乳化分散30分钟，减压 蒸馏除去溶剂，即得到纳米二氧化硅改性水性聚氨酯。
[0068] 实施例3
[0069] -种纳米二氧化硅改性水性聚氨酯的制备方法，包括如下步骤：
[0070] (1)将40g分子量为2000的聚丙二醇加入反应瓶中，100 °C减压蒸馏60分钟，降温至 60°C，加入30g异佛尔酮二异氰酸酯、0.3g二月桂酸二丁基锡，升温至80°C反应2小时；
[0071] (2)降温至60°C，加入3g新戊二醇和4g2,2-二羟甲基丙酸，升温至80°C反应2小时， 直至NC0含量达到理论值；
[0072] (3)降温至40°C，并用10g四氢呋喃降粘后，加入3g三乙醇胺，反应15分钟，得到水 性聚氨酯的预聚体；
[0073] (4)将40g纳米硅溶胶用15g异丙醇稀释，然后与20g KH570进行混合，常温搅拌反 应30分钟，得到硅烷偶联剂修饰的纳米硅溶胶；
[0074] (5)将步骤(3)得到的水性聚氨酯的预聚体加入到步骤(4)得到的硅烷偶联剂修饰 的纳米硅溶胶中，并加入40g去离子水和5gHPA，常温下经高速剪切乳化分散30分钟，减压蒸 馏除去溶剂，即得到纳米二氧化硅改性水性聚氨酯。
[0075] 实施例4
[0076] -种纳米二氧化硅改性水性聚氨酯的制备方法，包括如下步骤：
[0077] (1)将50g聚己二酸己二醇酯加入反应瓶中，100°C减压蒸馏60分钟，降温至60°C， 加入30g二苯基甲烷二异氰酸酯、0.5g辛酸亚锡，升温至90°C反应2小时；
[0078] (2)降温至60°C，加入6g己二醇和5g2,2-二羟甲基丙酸，升温至90°C反应2小时，直 至NC0含量达到理论值；
[0079] (3)降温至60°C，并用少量10g丙酮降粘后，加入三5g乙醇胺，反应30分钟，得到水 性聚氨酯的预聚体；
[0080] (4)将60g纳米硅溶胶用lOg异丙醇稀释，然后与20g甲基三乙氧基硅烷进行混合， 常温搅拌反应30分钟，得到硅烷偶联剂修饰的纳米硅溶胶；
[0081] (5)将步骤(3)得到的水性聚氨酯的预聚体加入到步骤(4)得到的硅烷偶联剂修饰 的纳米硅溶胶中，并加入60g去离子水和5g乙二胺，常温下经高速剪切乳化分散15分钟，减 压蒸馏除去溶剂，即得到纳米二氧化硅改性水性聚氨酯。
[0082] 下面，以采用未经硅烷偶联剂修饰后的纳米二氧化硅对水性聚氨酯进行改性得到 的纳米二氧化硅改性水性聚氨酯为对比例，以及本发明实施例1-4制得的纳米二氧化硅改 性水性聚氨酯分别涂覆在铝材上，然后对其优异的硬度、附着力、耐冲击性、耐水性、耐老 化、耐溶剂擦洗性、耐酸性、耐盐水性及耐磨性等性能进行检测，其中硬度测试按GB/T 6739 规定进行，结果评定:漆膜擦伤；附着力测试按GB/T 9286规定进行；耐冲击性测试按GB/T 1732规定进行，结果评定:4倍放大镜观察，漆膜无裂纹、皱纹及剥落现象;耐水性测试按照 GB/T 1733规定进行;耐老化性测试按GB/T 1865规定进行，按GB/T 1766进行评级；耐溶剂 擦洗性测试按GB/T 23989中仪器擦拭法规定进行，溶剂为丁酮;耐酸性测试按GB/T 9274中 浸泡法规定进行，介质为质量分数为3%的醋酸溶液;耐盐水性测试按GB/T 9274中浸泡法 规定进行，介质为质量分数为10 %的NaCl溶液;耐磨性测试按GB/T 1768规定进行，砂轮型 号:CS-10;检测结果如表1。
[0083]表1对比例以及实施例1-4产品性能测试结果：
[0085]
[0086] 经检验，该实施例1-4的纳米二氧化硅改性水性聚氨酯相对于对比例而言，具有优 异的硬度、附着力、耐冲击性、耐水性、耐老化、耐溶剂擦洗性、耐酸性、耐盐水性及耐磨性， 说明通过硅烷偶联剂修饰后的纳米硅溶胶可以稳定均匀的分散在水性聚氨酯中，避免了二 氧化硅粒子之间的团聚现象，并且通过二次扩链使得纳米二氧化硅粒子与聚氨酯大分子链 之间产生微观网络互穿结构，使两者之间的结合更为紧密。
[0087] 对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种 相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围 之内。
【主权项】
1. 一种纳米二氧化硅改性水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 采用常规方法制备水性聚氨酯的预聚体； (2) 硅烷偶联剂修饰的纳米硅溶胶:将纳米硅溶胶用少量异丙醇稀释，然后与硅烷偶联 剂进行混合，常温搅拌反应30分钟，得到硅烷偶联剂修饰的纳米硅溶胶； (3) 将步骤（1)得到的水性聚氨酯的预聚体加入到步骤(2)得到的硅烷偶联剂修饰的纳 米硅溶胶中，并加入去离子水和小分子胺类扩链剂，常温下经高速剪切乳化分散15-30分 钟，减压蒸馏除去溶剂，即得到纳米二氧化硅改性水性聚氨酯。2. 根据权利要求1所述的纳米二氧化硅改性水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，所述 步骤(2)中异丙醇用量为纳米硅溶胶质量分数的10-20%;硅烷偶联剂用量为纳米硅溶胶质 量分数的10-40% ;纳米硅溶胶用量为水性聚氨酯预聚体质量分数的20-80% ;所述步骤(3) 去离子水的用量为水性聚氨酯预聚体质量分数的20-80%;小分子扩链剂的用量为水性聚 氨酯预聚体质量分数的2-5%。3. 根据权利要求1或2所述的纳米二氧化硅改性水性聚氨酯的制备方法，其特征在于， 所述步骤(1)具体包括如下步骤： (1.1) 将大分子多元醇加入反应瓶中，l〇〇°C减压蒸馏30-60分钟，直至含水量低于 0.5%，降温至60°C，加入多异氰酸酯、催化剂，升温至70-90°C反应2-4小时； (1.2) 降温至60°C，加入小分子醇类扩链剂和小分子亲水扩链剂，升温至70-90°C反应 2-4小时，直至NCO含量达到理论值； (1.3) 降温至40-60°C，并用溶剂降粘后，加入成盐剂，反应15-30分钟，得到水性聚氨酯 的预聚体。4. 根据权利要求3所述的纳米二氧化硅改性水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，所述 步骤(1)中各组分在水性聚氨酯预聚体中质量分数为： 大分子多元醇在水性聚氨酯预聚体中质量分数为40-60 % ; 多异氰酸酯在水性聚氨酯预聚体中质量分数为20-40% ; 催化剂在水性聚氨酯预聚体中质量分数为0.2-0.5 % ; 小分子醇类扩链剂在水性聚氨酯预聚体中质量分数为2-5% ; 小分子亲水扩链剂在水性聚氨酯预聚体中质量分数为2-8% ; 溶剂在水性聚氨酯预聚体中质量分数为10-20 % ; 成盐剂在水性聚氨酯预聚体中质量分数为2-5% ; 上述组分的质量分数之和为100%。5. 根据权利要求3所述的纳米二氧化硅改性水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，所述 大分多元醇为聚酯多元醇或聚醚多元醇，所述聚酯多元醇选自分子量为1000或2000的聚己 二酸乙二醇酯、聚己二酸丁二醇酯、聚己二酸己二醇酯、聚碳酸酯中的一种，所述聚醚多元 醇选自分子量为1000或2000的聚丙二醇或聚四氢呋喃二醇； 所述多异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、 异佛尔酮二异氰酸酯中的一种； 所述催化剂选自二月桂酸二丁基锡或辛酸亚锡。6. 根据权利要求3所述的纳米二氧化硅改性水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，所述 小分子醇类扩链剂选自1，4-丁二醇、乙二醇、己二醇、一缩二乙二醇、新戊二醇中的一种;所 述的小分子亲水扩链剂选自2,2_二羟甲基丙酸或2,2_二羟甲基丁酸。7. 根据权利要求3所述的纳米二氧化硅改性水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，所述 溶剂选自丙酮、丁酮、四氢呋喃中的一种；所述成盐剂选自三乙胺、三乙醇胺、氨水中的一 种。8. 根据权利要求3所述的纳米二氧化硅改性水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，所述 纳米硅溶胶的pH为3-5,二氧化硅粒径为10-20nm，固含为25-35 %。9. 根据权利要求3所述的纳米二氧化硅改性水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，所述 硅烷偶联剂选自甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅 烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种。10. 根据权利要求3所述的纳米二氧化硅改性水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，所 述小分子胺类扩链剂选自乙二胺、二邻氯二苯胺甲烷、Ν，Ν-二羟基(二异丙基)苯胺中的一 种。
【文档编号】C08G18/44GK105968306SQ201610356055
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月25日
【发明人】钱涛, 刘海龙, 郎伟敏, 刘海兵
【申请人】杭州吉华高分子材料股份有限公司