[发明专利]一种两亲性梳状结构有机硅-聚氨酯接枝共聚物的制备方法

说明书

本发明公开了一种两亲性梳状结构有机硅‑聚氨酯接枝共聚物的制备方法。现有产品中，水性聚氨酯的分散稳定性和乳化效果不足。本发明采用的技术方案为：以多异氰酸酯、三羟甲基丙烷聚乙二醇单甲醚与多元醇反应，再加入预先进行硅氢加成得到带有双羟基的改性聚二甲基硅氧烷，之后加入扩链剂、加水乳化，随后减压蒸馏，即得到两亲性梳状结构有机硅‑聚氨酯接枝共聚物。本发明所制备的两亲性梳状结构有机硅‑聚氨酯接枝共聚物应用于水包油的正相乳液体系或油包水的反相乳液体系，均具有良好的分散、稳定及乳化作用。

技术领域

本发明涉及聚氨酯合成技术领域，具体地说是一种两亲性梳状结构有机硅-聚氨酯接枝共聚物的制备方法。

背景技术

有机硅材料由于其独特的结构，既具有优良的耐热耐氧化性、耐寒性、低紫外线吸收、电绝缘性、耐候性、耐腐蚀性等系列优异特性，同时还提供高弹性、可塑性、生物兼容性等特点。但有机硅材料低的表面能，附着力差，与其他有机材料的兼容性较低，这大大限制了其在很多领域的应用。

水性聚氨酯是近年来快速发展的一类材料，其在完整保留溶剂型聚氨酯优异的附着性、耐磨性、可调节性等特性基础上，还具有环境友好、使用方便、储存安全等优势，因而越来越受到人们的重视，并逐步在分散剂、乳液聚合等领域得到了应用。

如何将有机硅链段引入到聚氨酯的体系中，并加以合理的结构设计与构建，能够使两者的优点互补和促进，有望实现材料性能的有效突破。众多学者和技术人员在此方面进行了重要而有益的研究和探索。

中国专利CN106519169A公开了一种水性有机硅聚氨酯分散体及其制备和应用，它是一种由聚硅氧烷低聚物、异氰酸酯和羟基/羧基化合物所制备而成的线性结构聚合物，该专利称该水性有机硅聚氨酯分散体具有优异的低温柔韧性、抗粘连、耐高温、防水防沾污性能，但由于其整体结构为直链，亲水链段形成的水化层抗外界干扰能力较弱。

中国专利CN103483526A公开了含长侧链有机硅的聚醚型聚氨酯预聚体及制备方法与应用，该方法通过有机硅的引入显着改善了聚氨酯材料的表面性能和耐热性，并且不会有严重微相分离，有利于保持聚氨酯的机械性能，但由于所设计聚合物中缺乏亲水部分组成，是一种溶剂型产品，缺乏在分散剂、稳定剂以及乳化剂等领域的应用可能。

中国专利CN104292414A公开了一种有机硅改性两性水性聚氨酯乳液及其制备方法，该方法通过硅烷偶联剂对聚合后期的两性聚氨酯乳液进行改性，所得乳液成膜后分子间的作用力更强，内聚力更强，具有更好的力学性能，粘结强度和较好的耐水性，但是通过硅烷偶联剂的水解而引入有机硅，其所形成的分子结构中有机硅占比很小同时单个有机硅链节过短，对于性能的帮助相对有限。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术水性聚氨酯的分散稳定性和乳化效果不足，提供一种两亲性梳状结构有机硅-聚氨酯接枝共聚物的制备方法，该两亲性梳状结构有机硅-聚氨酯接枝共聚物具有极佳的分散稳定性和乳化效果，使其在分散剂、稳定剂以及乳化剂等领域具有优异的应用前景。

为此，本发明采用的技术方案为：一种两亲性梳状结构有机硅-聚氨酯接枝共聚物的制备方法，其包括步骤：

a)将单氢基封端聚二甲基硅氧烷与不饱和双羟基化合物，在第一溶剂中混合，加入催化剂量的氯铂酸，加热至60-90℃反应2-5小时，减压蒸除第一溶剂，得到改性聚二甲基硅氧烷；

b)将多异氰酸酯、三羟甲基丙烷聚乙二醇单甲醚与多元醇，在催化剂作用下，于60-80℃反应1.5-3.5小时，再加入步骤a)得到的改性聚二甲基硅氧烷，继续反应2-4小时；

c)步骤b)中加入扩链剂，控制温度在30-60℃反应0.5-1.5小时；

d)步骤c)体系中加入水，高速搅拌剪切乳化10-40分钟，减压蒸馏，得到两亲性梳状结构有机硅-聚氨酯接枝共聚物；