有机硅改性水性聚氨酯

服务有机硅氟行业 打造硅氟贸易新天地 Silicone And Fluorine Information 2006.12 有 机 硅 氟 资 讯 有机硅改性水性聚氨酯有机硅改性聚氨酯材料，是由低聚物多元醇构成的软段和二异氰酸酯和扩链剂构成的硬段交替共聚而成，其特征在于在后扩链的过程中采用了可与异氰酸酯基反应的氨基类硅烷偶联剂。

本发明还提供了制备这种有机硅改性水性聚氨酯的方法。

由于本发明采用氨类硅烷偶联剂，可以在预聚物水分散后加入到体系中，在预聚物的合成中可以不用溶剂或少用溶剂。

氨类硅烷偶联剂的胺基可以和残留异氰酸酯基反应而使预聚物扩链，同时可水解基团的水解缩聚也可使预聚物扩链，而且还有交联反应发生，使所制得的有机硅改性聚氨酯材料耐水性大大提高。

由于有机硅的存在，赋予聚氨酯材料较低的表面能和良好的手感，也使此材料的使用温度范围更宽。

可用作涂料、皮革涂饰剂、织物整理剂的成膜物质，也可用作胶粘剂。

GE 展示新型有机硅密封胶2006中国（北京）国际门窗幕墙博览会（Fenestration China）于2006年12月5日在北京中国国际展览中心隆重开幕。

在此次规模空前的国际性专业展会上，GE 公司将充分展示其创新的产品、技术及多方面的定制能力，以期为快速发展中的建筑节能与门窗幕墙业带来先进技术和理念，推动相关产业的进一步发展。

GE 在会上集中展示了其可为不同建筑项目量身定制的幕墙材料解决方案，特别是在多个大型重点项目中广获赞誉的密封胶系列产品。

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GE 高新材料集团亚太区市场经理CHEWHOCK -HUAT 表示，“在现代建筑业，密封材料的技术和质量是高科技幕墙制造的关键因素。

水性聚氨酯胶黏剂的改性方法分析摘要：水性聚氨酯胶黏剂具有优良的化学黏结力，简便的粘结工艺，稳定性好，抗低温等优点，但是它自身具有一定的缺点。

水性聚氨酯胶黏剂初黏力较低、耐水性相对较差、硬度低等缺点。

为解决这些问题，我国的科研机构及科研人员不断加强对水性聚氨酯胶黏剂改性方法的研究，并取得了一定的成就。

本文主要介绍了一些水性聚氨酯胶黏剂的改性方法，并对其优缺点进行对比，以找出各种改性方法的适用领域，研究其发展趋势。

关键词：水性聚氨酯胶黏剂改性方法水性聚氨酯是一种把水当作分散介质的聚氨酯体系。

水性聚氨酯胶黏剂的溶剂为水，具有无污染，无毒性，良好的相容性，优良的机械性能，容易改性等优点，因而被当作环保型涂料和胶黏剂而得到广泛的应用。

尽管水性聚氨酯胶黏剂有很多的优点，但是仍然无法避免出现不足之处。

水性聚氨酯胶黏剂的成膜速度相对较慢，初黏力较低等缺点，另外水性聚氨酯胶黏剂还存在着较差的耐水性和耐溶剂性，硬度较低，手感不佳等缺点。

因此，多年来我国的研究机构和研究人员都对水性聚氨酯胶黏剂的改性进行深入研究，旨在提高水性聚氨酯的性能，改进不足，扩大应用领域。

目前，国内外的水性聚氨酯胶黏剂改进方法主要有环氧树脂改性、有机硅改性、丙烯酸改性、纳米材料改性等。

一、国内外水性聚氨酯胶黏剂的研究现状及存在的问题水性聚氨酯胶黏剂虽然无毒环保，但是其在具体的使用当中仍然存在着许多的问题，有待进一步的改进。

1.1固含量相对较低当前我国的水性聚氨酯胶黏剂中固含量比较低，大多数仅仅占30%左右，致使水性聚氨酯胶黏剂的干燥速度降低，同时运输费用增高。

提高其固含量，有利于提高它的干燥速度，但是这通常又会引起黏度过大，乳液分散相对困难，降低稳定性等问题。

如何解决这些问题，是研究者们的一个重要课题。

1.2 固化速度相对较慢因水性聚氨酯胶黏剂的分散介质是水，而水的挥发速度和干燥速度比较慢，这导致水性聚氨酯胶黏剂的固化速度变慢，增加了能量的消耗，同时生产效率也有了很大的降低。

聚氨基甲酸酯（polyurethane），简称聚氨酯（PU），是分子结构中含有重复氨基甲酸酯（-NHCOO-）结构的高分子材料的总称。

聚氨酯一般由二异氰酸酯和二元醇或多元醇为基本原料经加聚反应而成，根据原料的官能团数不同，可制成线形或体形结构的聚合物，其性能也有差异。

聚氨酯具有良好的力学性能、粘结性能及耐磨性等，在各领域得到了广发应用。

由于溶剂型聚氨酯的溶剂为有机物，具有挥发性，不仅污染环境，而且对人体有害。

在人们日益重视环境保护的今天以及环保法规的确立，溶剂型涂料中的有机化合物的排放量受到了严格的控制，因此，开发污染小的水性涂料已成为研究的主要方向。

水性聚氨酯（WPU）具有优异的物理机械性能，其不含或含有少量可挥发性有机物，生产施工安全，对环境及人体基本无害，符合环保要求。

其生产方法分为外乳化法和内乳化法，外乳化法又称强制乳化法，由使用这种方法得到的乳液稳定性较差，所以使用较少。

目前使用较多的是内乳化法，也称自乳化法，即在聚氨酯分子链上引入一些亲水性基团，使聚氨酯分子具有一定的亲水性，然后在高速分散下，凭借这些亲水基团使其自发地分散于水中，从而得到WPU。

然而，亲水基团的引入在提高聚氨酯亲水性的同时却降低了它的耐水性和拒油性。

为了改善其耐水性和拒油性，通常是将强疏水性链段引入聚氨酯结构之中。

有机硅、有机氟由于其表面能低和热稳定性好受到人们的重视，已经得到了广泛应用。

同时利用纳米材料来提高涂膜的光学、热学和力学性能。

纳米改性WPU 完美地结合了无机物的刚性、尺寸稳定性、热稳定性及WPU的韧性、易加工性，纳米改性WPU为涂料向高性能化和多功能化提供了崭新的手段和途径，是最有前途的现代涂料研究品种之一。

[1]1.2 水性聚氨酯的基本特征及发展历史1937年德国的Otto Bayer博士首次将异氰酸酯用于聚氨酯的合成。

直到1943年德国科学家Schlack在乳化剂或保护胶体存在的情况下，将二异氰酸酯在水中乳化并在强烈搅拌下加入二胺，首次成功制备了水性聚氨酯。

有机硅改性水性聚氨酯的研究一、本文概述随着环保理念的深入人心和科学技术的不断进步，水性聚氨酯作为一种环境友好型高分子材料，在涂料、胶粘剂、皮革涂饰剂、纸张处理剂、纤维处理剂以及高分子膜等多个领域得到了广泛应用。

然而，传统的水性聚氨酯在某些性能上仍存在一定不足，如耐水性、耐溶剂性、耐候性等方面的性能有待提升。

因此，通过改性提高水性聚氨酯的性能成为了研究的热点。

有机硅材料以其独特的结构和性能，如良好的耐水性、耐候性、耐化学腐蚀性等，成为了改性水性聚氨酯的理想选择。

有机硅改性水性聚氨酯不仅继承了水性聚氨酯的环保性，还大幅提升了其耐水、耐候等性能，拓宽了其应用领域。

本文旨在深入研究有机硅改性水性聚氨酯的制备工艺、性能表征及应用性能，探讨有机硅改性对水性聚氨酯性能的影响机理。

通过系统的实验研究和理论分析，为有机硅改性水性聚氨酯的工业化生产和应用提供理论支持和技术指导。

本文也期望通过这一研究，为推动水性聚氨酯材料的发展和应用做出一定的贡献。

二、有机硅改性水性聚氨酯的制备方法有机硅改性水性聚氨酯的制备主要涉及到有机硅化合物的引入和水性聚氨酯的合成两个主要步骤。

以下将详细介绍这一制备过程。

需要选择适合的有机硅化合物进行改性。

常见的有机硅化合物包括硅烷偶联剂、聚硅氧烷等。

这些化合物具有良好的耐水、耐候和耐化学腐蚀性能，能够有效提高水性聚氨酯的性能。

在选择有机硅化合物后，需要进行适当的处理，如水解、醇解等，以使其能够更好地与水性聚氨酯反应。

水性聚氨酯的合成通常采用预聚体法。

将异氰酸酯与多元醇进行预聚反应，生成预聚体。

然后，在预聚体中加入扩链剂、催化剂、水等，进行链扩展和乳化，最终得到水性聚氨酯乳液。

在合成水性聚氨酯的过程中，将处理后的有机硅化合物引入反应体系。

有机硅化合物可以与预聚体中的异氰酸酯基团发生反应，形成硅氧键，从而将有机硅链段引入水性聚氨酯分子链中。

通过控制有机硅化合物的加入量和反应条件，可以实现对水性聚氨酯性能的调控。

新国标硅pu球场材料以及面漆特性和施工注意事项新国标硅pu球场材料面漆为有机硅改性水性聚氨酯树脂，及紫外线吸收剂、抗氧剂、杀菌剂、流平剂、高档耐磨色浆和其它辅助材料的组合材料，适合于硅PU运动场所面层涂料的涂敷，增强硅PU的平整度及耐磨度，并使其有丰富的色彩，以及使整个硅PU地上体系有很好的运动功能，提供给运动员以高水平的运动质量。

运用方法1、硅PU球场水性面涂分两遍施工，第一遍：将混合好的硅PU球场水性面涂参加专用石英砂(数量为混合面涂总量的10%左右)，将资料充沛拌和均匀后用滚筒施工;第二遍：直接将混合好的硅PU球场水性面涂用滚筒施工(注：第二遍不要加石英砂）2、第一遍面涂因有专用石英砂，施工时要尽量将砂滚涂均匀，到达场所漂亮的作用。

第二遍面涂的施工要等第一遍面涂干固后才可进行。

资料特色①安全环保，不含重金属及VOC；②施工功能优秀，施工操作时刻适中；③遮盖力强、成膜丰厚不褪色，弹性好，不开裂，不起泡，不脱落；④耐水浸泡性好，耐磨、耐候、耐划伤功能优异；⑤附着、重涂性好，可辊涂、刮涂、喷涂于各种弹性体外表。

注意事项1. 本产品为硅PU面层涂料，供专业施工人员运用。

施工时可跟据客户要求严格按照比列添加专用止滑砂，切勿随意更改添加比列，不然可能会带来严重后果！2.运用时请依据施工进度和环境温度断定每次配料量，未运用完的资料有必要随时密封好。

3．本资料的适宜施工温度规模为15℃~40℃。

4．每层施工引荐用料量：≥0.15kg/m2；一般分为两层施工，可依据具体运动场所适量添加用量。

5. 施工前，需对部分缺点进行填充处理。

6．在使用本资料作为参考施工前，请咨询查阅产品说明书以及相关资料，如有不清楚的地方应与厂家进行联络沟通，以便使硅pu球场材料以及面漆组合产品在施工后达到预期的效果。

水性聚氨酯防水涂料配方
配方一：
1.水性聚氨酯树脂：40%
2.有机硅改性聚氨酯树脂：15%
有机硅改性聚氨酯树脂能够提高涂料的耐候性和耐化学品性能。

3.丙烯酸酯乳液：25%
丙烯酸酯乳液是增稠剂，能够提高涂料的粘度和流变性能，增加涂料的厚度和耐候性。

4.聚合物乳液：10%
聚合物乳液有助于提高涂料的耐磨性和抗冲击性。

5.助剂：10%
助剂主要包括稳定剂、分散剂、消泡剂等，能够提高涂料的稳定性和流变性能，防止涂料产生气泡和分层现象。

6.颜料：适量
颜料可以根据需要选择不同的颜色，并且具有防腐和美观的作用。

7.水：适量
水用来稀释涂料，调整涂料的粘度和固含量。

配方二：
1.水性聚氨酯树脂：50%
2.有机硅改性聚氨酯树脂：10%
3.丙烯酸酯乳液：20%
4.聚合物乳液：10%
5.助剂：10%
6.颜料：适量
7.水：适量
以上是水性聚氨酯防水涂料的两种常见配方，实际配方可以根据具体
需要进行调整。

配方中的成分可以根据防水涂料的使用环境和要求来选择，比如是否需要耐寒、耐高温、耐酸碱等性能。

同时，添加适量的颜料可以
使涂料具有不同的颜色，提高装饰效果。

在制备涂料时，将水性聚氨酯树脂、有机硅改性聚氨酯树脂、丙烯酸酯乳液等成分按比例混合，搅拌均匀
后加入助剂和颜料，最后稀释调剂至适当粘度即可。

聚氨酯(PU)自20世纪40年代出现以来,在涂料、弹性体、泡沫塑料及粘合剂等方面均已获得广泛应用,是一种多功能的聚合物材料,也是发展最快的高分子材料之一。

聚氨酯含有特征单元结构氨基甲酸酯键[1](-NH-CO-),链中含有交替的软链段和硬链段,使得其聚集态结构为多相结构,这决定了聚氨酯涂料优良的耐磨、柔韧等性能。

然而单一的聚氨酯涂料在耐水性、光泽、硬度等方面还不够理想,通过改性可以使其获得更加优异的综合性能。

聚氨酯的改性有两种方式:一种是通过简单的物理方法将具有互补特性的两种或多种树脂混合在一起;另一种是通过化学方法使产品具有两种或多种体系的特性。

有机硅材料具有耐高低温、耐气候老化、耐臭氧、电绝缘、耐燃、无毒、无腐蚀和生理惰性等优异性能,因而是聚氨酯改性产品的理想材料。

将有机硅用于聚氨酯的改性克服了聚氨酯材料的性能缺陷,是扩大聚氨酯应用领域的一条重要途径。

本文探讨了有机硅改性聚氨酯涂料的各种途径,并简要介绍了其应用。

1 溶剂型有机硅改性PU涂料溶剂型涂料目前在高档涂装如高级轿车、飞机蒙皮、精密仪表等领域还存在着广泛的应用。

如孙道兴、刘香兰[2]等人研究的有机硅改性聚氨酯摩托车涂料,其耐盐水、耐酸碱、柔韧性都有很大提高。

田军、薛群基[3]等研究了端羟基的聚二甲基硅氧烷与醇解蓖麻油改性聚氨酯预聚体在甲苯溶剂中的共混改性。

共聚物成膜后,分子结构中的有机硅链段更倾向于在表面聚集取向,而聚氨酯链段朝向内层,这样使得共聚物膜的附着力、硬度、固化速度等力学性能得到改善;同时,其表面呈现低的表面能,其耐热性也得到了提高。

由聚氨酯预聚体、氨基硅烷或硅氧烷、聚有机硅氧烷增粘剂、含氢硅氧烷、有机溶剂等组成的涂料在氯铂酸催化下,(150~200)℃固化成膜,固化后的涂膜光滑、耐热、耐磨,对未经任何表面处理的硅橡胶有良好的粘接性[4]。

采用侧链含有多氨基官能团的硅油在溶剂中改性聚氨酯,这种硅氧烷在聚氨酯的合成过程中,侧链参加反应,硅氧烷链悬挂在聚氨酯的主链上,有利于硅原子向表面迁移,只需加入少量的氨基硅油就能改善聚氨酯的表面性质[5,6]。

专利名称：一种有机硅改性水性聚氨酯防水涂料及其制备方法专利类型：发明专利
发明人：曾国屏,徐建国,王刚,王玲玲,张军
申请号：CN202010938642.1
申请日：20200909
公开号：CN111995943A
公开日：
20201127
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及防水涂料技术领域，提供了一种有机硅改性水性聚氨酯防水涂料，由包括以下质量份数的原料制备得到：聚多元醇与多异氰酸酯的质量份数为100份；亲水扩链剂4～6份；后扩链剂3～7份；中和剂0.05～0.3份；中和剂0.1～1.0份；KH‑550偶联剂1.5～2份、助剂10～25份、填料20～50份和水25～40份；本发明限定了配料时的异氰酸酯指数，并限定了聚多元醇的组成。

本发明提供的有机硅改性水性聚氨酯防水涂料在KH‑550偶联剂的加入量为1.8％时，能保证乳液稳定的情况下，胶膜吸水率为4.7％，具有优异的耐水性、抗污性、机械性能、耐侯性、防水性、耐磨性和防腐效果。

申请人：江西省科学院应用化学研究所
地址：330096 江西省南昌市高新区昌东大道7777号
国籍：CN
代理机构：北京高沃律师事务所
代理人：刘奇
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