含硅含硼水性聚氨酯及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及化学技术领域，具体设及一种含娃含棚水性聚氨醋及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 目前，水性聚氨醋已被广泛应用于涂料、胶粘剂W及皮革等产品的加工中，但是现 今常用的水性聚氨醋含有亲水基团，其膜不具有疏水性，另外，水性聚氨醋的膜容易燃烧， 不仅阻燃性能差，而且燃烧时还常常伴有较多的烟雾产生，该些缺陷无疑限制了水性聚氨 醋的实际应用。
[0003] 众所周知，含娃化合物具有优异的疏水性能，比如，中国期刊《有机娃材料》的2012 年第26卷第1期中的《哲己基封端聚二甲基硅氧烷改性水性聚氨醋的合成》一文中指出 阴离子型有机娃改性的水性聚氨醋可W有效提高材料的疏水性；中国期刊《印染助剂》的 2015年第32卷第1期中的《哲丙基封端聚硅氧烷改性水性聚氨醋的制备及其性能研究》一 文中指出哲丙基封端聚硅氧烷改性水性聚氨醋乳液可W提高材料的疏水性。通过该些资料 信息使得研究人员不难得知，理论上将含娃化合物引入到水性聚氨醋链段中可W提高水性 聚氨醋的胶膜的疏水性，但是如何可靠地引入含娃化合物，该还是一技术难题。另外，棚是 一种具有阻燃、抑烟功能的元素，将含棚化合物直接添加到水性聚氨醋材料中能够提高材 料的阻燃抑烟性能，但实际应用时发现该样会降低水性聚氨醋材料的力学性能。总体上来 说，目前市场上还未见报道有同时具有良好的疏水、阻燃W及抑烟性能的水性聚氨醋。
【发明内容】
[0004] 本发明的首要目的是提供一种同时具有良好的疏水、阻燃W及抑烟性能的含娃含 棚水性聚氨醋。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是；1、一种含娃含棚水性聚氨醋，其特征 在于；所述水性聚氨醋的化学结构式如下：
[0006]
[0007] 其中-R-的结构为；-邸2邸2邸2-、-邸2邸2畑邸2邸2邸2-或-邸2邸2畑邸2邸2畑邸2邸2 CH厂；
[0008]-R1- 的 结 构 为；
[0010] 结构式中的n为大于零的任意整数，m为1~30之间的整数。
[0011] 本发明的另外一个目的是提供一种如上所述的含娃含棚水性聚氨醋的制备方法， 包括W下步骤：
[0012]a、按1 ;2. 2~3. 0的摩尔比称取大分子二元醇与TDI(即甲苯二异氯酸醋）混合， 在馬保护下升温至70~90°C，反应1~3h，然后先加入DMPA(即2, 2-二哲甲基丙酸）反 应1~化，再加入抓0(即1，4- 了二醇）反应1~化，降温至60~70°C，接着滴加氨基 封端的硅氧烷反应0. 5~1.化，降温至30~50°C，得硅氧烷封端的聚氨醋，反应过程中滴 加丙酬调节体系黏度，所述DMPA、抓0、氨基封端的硅氧烷W及TDI的摩尔比分别为0. 2~ 0. 4:0. 1~0. 5:0. 03~0. 23:1，所述的大分子二元醇为聚醋二元醇或聚離二元醇，所述的 丙酬的质量添加量为大分子二元醇质量的50-150% ;
[001引b、将硅氧烷封端的聚氨醋置于1500~2000巧m的转速条件下，先加入TEA进行 乳化、中和20~30min，再加入棚酸继续乳化10~20min，减压蒸馈，得固含量为25~35% 的含娃含棚水性聚氨醋，所述TEA与DMPA的摩尔比为0.8~1:1，棚酸中的棚元素与氨基封 端的硅氧烷中的娃元素的摩尔比为2~3:1。
[0014] 本发明公开的含娃含棚水性聚氨醋是一类新型水性聚氨醋，与现有的水性聚氨醋 相比，其具有W下几个方面的优点；第一、含娃化合物的表面张力小，且含娃基团有向胶膜 表面富集的倾向，从而使含娃含棚水性聚氨醋材料的疏水性能高于常规的水性聚氨醋材 料；第二、棚是一种阻燃、抑烟功能的元素，含棚化合物燃烧时会烙融形成类似玻璃态的物 质并覆盖在含娃含棚水性聚氨醋材料的表面，该样不仅可W避免材料进一步降解产生可燃 性气体，减少可燃性逸出物的生成，而且可W增加材料的成碳量，从而隔绝空气中的氧气， 进而有效地提高材料的阻燃、抑烟性能。与现有技术相比，本发明通过化学法将娃、棚元素 引入到聚氨醋链段中，克服了目前水性聚氨醋成膜后不能同时具有疏水、阻燃和抑烟性能 的缺点，另外，现有技术主要是采用在材料中添加阻燃抑烟剂使材料阻燃抑烟性能提高，但 是该样会造成材料的力学性能下降，与之相比，采用本发明公开的聚合方法制备得到的含 娃含棚水性聚氨醋，其不仅疏水、阻燃抑烟性能好，而且在实际应用中可W有效保证材料的 力学性能。
[0015] 具体的，所述步骤a中的大分子二元醇为聚氧化丙締離二元醇、聚四氨快喃離二 元醇或聚己二酸己二醇醋二醇；所述步骤a中的氨基封端的硅氧烷为3-氨丙基=己氧基娃 烧、N- (2-氨己基）-3-氨丙基二甲氧基硅烷或二己締二胺基丙基二甲氧基硅烷。
[0016] 申请人通过大量的试验研究验证发现，作为进一步的优选方案；所述步骤a是按 1:2. 6的摩尔比称取大分子二元醇与TDI混合，在馬保护下升温至80°C，反应化，然后先 加入DMPA反应1.化，再加入抓0反应化，降温至65°C，接着滴加氨基封端的硅氧烷继续反 应比，降温至40°C，得硅氧烷封端的聚氨醋，所述DMPA、抓0、氨基封端的硅氧烷W及TDI的 摩尔比为0. 28:0. 23:0. 21:1，采用上述参数条件使得制备得到的含娃含棚水性聚氨醋的疏 水、阻燃及抑烟性能最佳，且实际应用时材料的力学性能好。
[0017] 采用本发明公开的方法制备含娃含棚水性聚氨醋过程中，为了进一步保证制备工 艺，优选方案是在步骤a的整个反应过程向反应物中滴加丙酬W调节体系黏度，丙酬的滴 加质量为大分子二元醇质量的100%~150%。丙酬的加入可W降低步骤a的整个反应过 程中反应物的黏度，进而保证反应原料得W充分混合，使反应完全。进一步的，所述TEA与 DMPA的摩尔比为0. 9:1;所述棚酸中的棚元素与氨基封端的硅氧烷中的娃元素的摩尔比为 2:1。
【具体实施方式】
[0018] W下结合实施例1-4对本发明公开的技术方案作进一步的说明：
[0019] 实施例1 ;含娃含棚水性聚氨醋的制备
[0020] 1)按1:2. 2的摩尔比称取平均分子量为1000的聚己二酸己二醇醋二醇与TDI并 加入到干燥的四颈圆底烧瓶中，在馬保护下升温至80°C，反应化，然后先加入DMPA反应 比，再加入抓0进行扩链反应化，降温至60°C，接着滴加3-氨丙基S己氧基硅烷反应0.化， 降温至40°C，得硅氧烷封端的聚氨醋，反应过程中滴加丙酬调节体系黏度，所述DMPA、抓0、 3-氨丙基S己氧基硅烷W及TDI的摩尔比为0. 23:0. 27:0. 08:1，所述的丙酬的质量添加量 为聚己二酸己二醇醋二醇质量的150%;
[002U 2)将步骤1合成的硅氧烷封端的聚氨醋置于150化pm的转速条件下，先加入TEA 进行乳化、中和20min，再加入棚酸继续乳化20min，减压蒸馈脱溶剂，得固含量为25%的含 娃含棚水性聚氨醋，所述TEA与DMPA的摩尔比为0.8:1，棚酸中的棚元素与氨基封端的娃氧 烧中的娃元素的摩尔比为2:1;
[0022] 3)称取适量的步骤2制备得到的含娃含棚水性聚氨醋，倒入模具中，然后先在室 温条件下静置至表面的胶膜干燥，再放入烘箱中于120°C的条件下烘2h，得试样1，待测。[002引实施例2;含娃含棚水性聚氨醋的制备
[0024] 1)按1:2.6的摩尔比称取平均分子量为2000的聚四氨快喃離二元醇与TDI并 加入到干燥的四颈圆底烧瓶中，在馬保护下升温至90°C，反应比，然后先加入DMPA反应 1. 5h，再加入抓0进行扩链反应化，降温至70°C，接着滴加N-(2-氨己基）-3-氨丙基S甲 氧基硅烷反应1.化，降温至50°C，得硅氧烷封端的聚氨醋，反应过程中滴加丙酬调节体系 黏度，所述DMPA、