[发明专利]一种含支化侧链的湿固化硅烷封端聚氨酯

说明书

本发明涉及一种含支化侧链的湿固化硅烷封端聚氨酯，是由脱水处理的聚醚多元醇与异氟尔酮二异氰酸酯反应，经氨基硅烷封端处理后，再与环氧基硅烷反应生成支化侧链，支化侧链的数量可调控。本发明所提供的含支化侧链的湿固化硅烷封端聚氨酯未固化时具有相对较低的黏度，交联固化后又具有高强度、高模量和高硬度，制备过程中不添加任何有机溶剂，经济环保。

技术领域

本发明涉及的一种含支化侧链的湿固化硅烷封端聚氨酯，可作为胶黏剂、密封胶、涂层材料、复合材料的基体树脂等应用于建筑、防腐、交通运输、汽车制造等领域。

背景技术

单组分湿固化硅烷封端聚氨酯(SPU)的链端是可水解的硅氧烷基团，室温湿气作用下，硅氧烷链端可经过水解-缩合反应形成稳定的Si-O-Si网络，从而实现固化交联。固化过程中不会释放CO₂，可避免传统的端NCO封端聚氨酯湿固化时的气泡问题。SPU固化后形成的网络结构具有聚氨酯链与Si-O-Si键的双重特性，通过原料选择和配方调整，便于在力学性能、黏附性能、耐老化性能等方面建构良好的平衡，无需底涂即可用于金属、玻璃、水泥、PVC等常规基材。而且，SPU不含游离的异氰酸酯，固化时不产生带污染性的渗出物，无色无味，对基材和环境不会造成污染，安全环保。

专利CN 103910847 A公开了一种硅烷封端聚氨酯低聚物及其制备方法，主体材料包括小分子的扩链剂、干燥的溶剂、二异氰酯酯、催化剂、聚醚多元醇、仲胺基硅烷等。制备的硅烷封端聚氨酯表干时间为0.5～24h，实干时间为24～100h，拉伸强度为0.8～10MPa，扯断伸长率为20～300％。专利CN 108148174 A公开了一种中高模量硅烷改性聚氨酯树脂材料及其制备方法，是由特定聚醚多元醇与有机多异氰酸酯反应得到聚氨酯预聚体，然后再与氨基硅烷封端剂反应而制得。所制备的中高模量硅烷改性聚氨酯树脂材料的拉伸强度1.1～1.8MPa，断裂伸长率180～270％，模量1.3～1.67MPa。

实践证明，强度和黏接力大，高模量、高硬度的湿固化硅氧烷封端聚氨酯会有更宽广的应用窗口，尤其适用于家装、建筑、工业组装等结构件的固定黏接及密封等领域。然而，欲达到高强度高模量高硬度，众所周知的途径是赋予SPU较为密集的交联网络结构，即提高SPU中由异氰酸酯产生的硬段的含量，而硬段含量的提高，氨酯键的数量必将增多，导致SPU未固化时就会有较高的氢键作用密度，这会使体系黏度增高。另一方面，氨基硅烷封端后的SPU，端NCO基反应后生成的脲键具有更强的氢键生成作用能力，使硅烷封端的SPU黏度进一步增大，甚至呈凝胶状的类固体状态。为避免黏度过高影响施工性能，制备SPU时多使用溶剂，或采用较低的R_(NCO/OH)和较高相对分子质量的聚合物多元醇，这些措施既不利于环保和健康，固化后制品的模量、硬度和强度也相对降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含支化侧链的湿固化硅烷封端聚氨酯，用以解决上述的高性能与黏度间的矛盾问题，即所提供的含支化侧链的湿固化硅烷封端聚氨酯未固化时具有相对较低的黏度，交联固化后又具有高强度、高模量和高硬度，制备过程中不添加任何有机溶剂，经济环保。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种含支化侧链的湿固化硅烷封端聚氨酯，所述的含支化侧链的湿固化硅烷封端聚氨酯按下述步骤制得：

(1)加入聚醚多元醇，升温至110～120℃，在真空度≧0.09MPa下脱水2h；

(2)将温度降为85±2℃，加入异氟尔酮二异氰酸酯，保温反应1h后每隔0.5h取样测定异氰酸酯基团的质量百分比(w_NCO)，直至w_NCO达到理论设计值；

(3)将反应釜温度降至65±2℃，加入含氨基的硅烷偶联剂，保温反应1h后每隔0.5h取样测w_NCO，直至w_NCO小于0.5％；；