[发明专利]一种皮革用有机硅改性水性聚氨酯的制备方法及制品

说明书

技术领域

本发明涉及高分子技术领域，特别地涉及到一种皮革用有机硅改性水性聚氨酯的制备方法及制品。 

背景技术

随着人们环保意识的增强，材料安全问题越加重视，对包装复合用粘合剂、皮革涂层等其他生活用品提出越来越高的标准和要求。水性聚氨酯(WPU)是采用水作为分散介质的聚氨酯乳液，除具有溶剂型聚氨酯优异性能外，还具有使用简单、无毒、无环境污染等优点，其产品成功应用于轻纺、皮革、木材加工、建筑、造纸等行业。但是由于水性聚氨酯采用水作为溶剂，介质水的表面张力太大、热焓高，使得其成膜过程中表面铺展较差、干燥时间长，成膜与基材复合差，力学性能降低；而促使水性聚氨酯稳定分散在介质水中的亲水性基团，会引起水性聚氨酯成膜耐水性差且易吸水；水性聚氨酯乳化分散时高粘度有机相会导致的分散困难、乳液粒径大和乳液固含量较低。 

国内外对水性聚氨酯的改性有从分子尺度进行多元醇分子设计改性，或将特定分子结构或者元素引入多元醇改变大分子主链以改进各种应用性能，或在微观尺度进行纳米复合提升力学性能，或利用可再生资源降低成本，或在成膜过程引入特定官能团反应进行交联以提升成膜特性等。 

有机硅很早就已被用于聚氨酯的改性，因其分子链当中的Si-O-Si键具有较大的内聚能而具有耐高温，耐水解等优良的性能，且该链属于柔性链，具有 低温柔顺性好、表面张力低、生物相容性好等优点用它对聚氨酯预聚体进行物理或化学的改性，可以提高胶粘剂的综合性能。其中以硅氧键(-SiO-Si-)为骨架组成的聚硅氧烷应用最广。聚氨酯嵌段共聚物兼具有聚硅氧烷和聚氨酯两者的优异性能，表现出良好的低温柔顺性、介电性、表面富集性和优良的生物相容性等，克服了聚硅氧烷机械性能差的缺点，也弥补了聚氨酯耐候性差的不足。 

通常由于有机硅氧烷与聚氨酯链段溶度参数相差很大，相容性很差，采用物理共混方式则存在严重的相分离状态甚至涂膜分层，由此力学性能和乳液贮存稳定性差。 

发明内容

本发明的目的，为克服现有技术的上述不足，提供一种兼备有机硅和聚氨酯的优异性能、环保、无毒、适用于皮革处理的一种皮革用有机硅改性水性聚氨酯的制备方法； 

本发明的目的还在于，提供采用上述方法生产的皮革用有机硅改性水性聚氨酯。用本发明制品处理后的皮革光面滑爽，革身柔软，丰满而富有弹性，改善皮革的防水性，防油性和耐磨性能。 

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是： 

一种皮革用有机硅改性水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤： 

(1)按照如下重量百分比称取原料： 

(2)原料预处理：向带有搅拌器、温度计的反应釜中加入聚合物多元醇、稳定剂，于110℃-120℃、真空度-0.09MPa下脱水1-2个小时； 

(3)预聚反应：通N₂保护下，向反应釜加入异氰酸酯、催化剂，在75-85℃反应1-4小时； 

(4)扩链：将亲水扩链剂、交联剂、含羟基的有机硅油及丙酮加入反应釜中，在60-80℃反应2-4h，降温到20-50℃，加入丙酮稀释，制得有机硅改性聚氨酯预聚体； 

(5)水分散：调节温度为0-20℃，高速分散下加入中和剂和去离子水的混和物进行乳化，然后加入扩链剂，强烈搅拌，转速控制为1200-1700r/min，扩链约10min，最后将所得乳液于50℃、-0.08Mpa条件下减压蒸馏脱去溶剂丙酮，即得硅油改性的水性聚氨酯乳液。 

所述的聚合物多元醇为分子量为500-5000，平均羟值为10-300mgKOH/g的聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚四氢呋喃二醇的一种或是多种，其中，所述的聚酯多元醇为己二酸系列的多元醇，所述的聚醚多元醇为聚氧化丙烯二醇、聚氧化 丙烯三醇的任一种或两种，所述的聚四氢呋喃二醇为聚四亚甲基醚二醇(PTMEG)；所述的异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯2，4-二异氰酸酯的一种或两种；所述的亲水性扩链剂为二羟甲基丙酸(DMPA)、二羟甲基丁酸(DMBA)、二羧基半酯的一种或多种；所述的稳定剂为2，6-二叔丁基对甲酚(防老剂-264)、四亚甲基β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸季戊四醇酯(抗氧剂1010)的一种或两种；所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酯亚锡、三亚乙基二胺的一种或多种；所述的羟基硅油为羟基含量为2％、8％的一种或两种；所述的交联剂为甘油、三羟甲基丙烷的一种或两种；所述的中和剂为三乙胺、氨水的一种或两种；所述的扩链剂为乙二胺、丁二胺、异佛尔酮二胺的一种或多种。