專利名稱：一種含硅聚氨酯表面活性劑及其制備方法
技術領域：
本發明屬于有機硅改性聚氨酯共聚物技術領域，具體涉及由疏水性硅油和親水性二元醇單體共聚制備含硅聚氨酯表面活性劑的方法。
背景技術：
聚氨酯具有許多優異的性能，一直是國內外的一個研究熱點，通過對聚氨酯預聚體進行分子設計，可以得到不同用途的聚氨酯預聚體。可以通過調節含有親水性結構的聚 氨酯分子中親水基團與疏水基團的比例使聚氨酯分子具有與傳統小分子表面活性劑類似的行為。聚氨酯表面活性劑相對于傳統表面活性劑具有可設計性、臨界膠束濃度低以及可回收利用等特點；但由于聚氨酯含有強極性鍵，表面張力高，另外非離子型聚氨酯的濁點較低，在較高溫度時易渾濁，所以制備表面張力低且耐溫性好的聚氨酯表面活性劑是目前研究的熱點。中國專利申請號201010621330. 4公開了一種氨基硅改性水性聚氨酯及其制備方法，以聚醚、異佛爾酮二異氰酸酯、二羥甲基丙酸和三羥甲基丙烷為主要原料，在水相擴鏈劑中引入側鏈氨基硅油進行改性，所制得的氨基硅改性水性聚氨酯成本較低，但由于側鏈氨基硅油中氨基的位置及數量不能精確確定，所以采用該方法合成的氨基硅改性水性聚氨酯結構不易控制，副產物多，不易提純，且反應原料復雜。美國專利US 5417723公開了一種作為復鞣劑使用的聚氨酯，其原料包含至少一種甘油酯，一種異氰酸酯，二羥甲基丙酸和一種中和劑；該方法通過在聚氨酯分子中引入疏水基團來增加聚氨酯的柔順性，但由于聚氨酯中氨基甲酸酯鍵及二羥甲基丙酸酸具有很強極性，所以采用該方法制得的聚氨酯具有強極性，在弱極性基材上的附著力較差。經檢索目前對聚氨酯乳化劑方面的研究主要集中在非離子乳化劑方面，如美國期刊《固體及表面A :物理化學及工程方面》(Colloids and Surfaces A:Physicochemicaland Engineering Aspects, 2010年第363期，16-21頁)報道了以異佛爾酮二異氰酸酯、單硬脂酸甘油酯和乙二醇單甲醚為原料合成一系列非離子型聚氨酯乳化劑，但非離子乳化劑具有濁點，在濁點以上溫度會分相，穩定性變差，此文獻中報道的產物是表面張力較低(43. 93mN . πΓ1)的表面活性劑，濁點為54±0. 5° C，當使用溫度超出54° C時，乳化劑會分相，破乳。
發明內容
本發明的目的是提供一種含硅聚氨酯共聚物及其制備方法，以使產物具有較低的表面張力，且不存在濁點，使用溫度范圍較寬，提純方便。本發明的含硅聚氨酯表面活性劑，其特征在于以通式表達為
權利要求
1.一種含硅聚氨酯表面活性劑，其特征在于以通式表達為
2.權利要求I所述含硅聚氨酯表面活性劑的制備方法，其特征在于將疏水性硅油與親水性二元醇單體按摩爾比10: Γ1:10投入到按反應物總質量1(Γ30%的溶劑中，在惰性氣氛和攪拌下，升溫至50° (Γ60° C，加入按反應物總質量O. 5 5%的催化劑，在7(T80° C緩慢加入異氰酸酯，反應2 3h ;降溫至60° C，加入中和劑，3(T60min后，在50 55° C蒸發除去溶劑，得到粗產品；再在2(T25° C的甲醇中沉淀，將沉淀物在5(T60° C干燥至恒重，得到微黃色透明的黏稠液體即為產物含硅聚氨酯； 所述疏水性硅油選自以下通式表達的聚合物之一
3.如權利要求2所述含硅聚氨酯表面活性劑的制備方法，特征在于所述鏈段重復數c為15 25，鏈段重復數d為1(Γ20。
4.如權利要求2所述含硅聚氨酯表面活性劑的制備方法，特征在于所述疏水性硅油選自羥基硅油、羥乙基硅油、羥丙基硅油、羥丁基硅油、氨基硅油、氨甲基硅油、氨乙基硅油、氨丙基硅油、氨丁基硅油或環氧改性硅油。
5.如權利要求2所述含硅聚氨酯表面活性劑的制備方法，特征在于所述非離子型親水單體選自聚乙二醇-400、聚乙二醇-600、聚乙二醇800、聚乙二醇-1000、聚乙二醇-1500、聚乙二醇-2000、聚乙二醇-3000或聚乙二醇-4000 ;離子型親水性單體選自2，2-二羥甲基丙酸、2，2- 二羥甲基丁酸、1，2- 二羥基-3-丙磺酸鈉或N，N- 二羥乙基單馬來酰胺酸。
6.如權利要求2所述含硅聚氨酯表面活性劑的制備方法，特征在于所述疏水性硅油與親水性二元醇單體的投料摩爾比為5:廣1:5。
7.如權利要求2所述含硅聚氨酯表面活性劑的制備方法，特征在于所述兩種親水性二 兀醇單體
8.如權利要求2所述含硅聚氨酯表面活性劑的制備方法，特征在于所述溶劑的使用量為反應原料總質量的2(Γ30%。
9.如權利要求2所述含硅聚氨酯表面活性劑的制備方法，特征在于所述的催化劑加入量為所有單體總質量的f 2%。
10.如權利要求2所述含硅聚氨酯表面活性劑的制備方法，特征在于所述中和劑加入量為離子型親水單體質量的7(Γ90%。
全文摘要
本發明公開了一種含硅聚氨酯表面活性劑的制備方法，特征是將疏水性硅油與親水性二元醇單體按摩爾比10:1~1:10在溶劑中惰性氣氛和攪拌下升溫至50°C~60°C加入催化劑，在70~80°C緩慢加入異氰酸酯反應2~3h；降溫至60°C加入中和劑，30~60min后在50~55°C蒸發除去溶劑，在20~25°C甲醇中沉淀，50~60°C干燥至恒重即得產物。本發明由于將低表面張力的硅油鏈段引入聚氨酯分子中，降低了聚氨酯的表面張力；由于產物的親水部分由離子型和非離子型單體共同組成，克服了單一非離子型乳化劑對溫度敏感的缺點，產物水溶液在20°C-90°C不會發生分相破乳，可用于紡織、造紙和油田等行業。
文檔編號C08G18/67GK102702468SQ201210178010
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月1日 優先權日2012年6月1日
發明者丁瑜秋, 丁運生, 薛攀, 陳小慧 申請人:合肥工業大學