[发明专利]一种嵌段共聚有机硅改性水性聚氨酯乳液及其制备方法

权利要求书

1.一种嵌段共聚的有机硅改性水性聚氨酯乳液，其特征在于：

所述的嵌段共聚的有机硅改性的水性聚氨酯乳液为一种水性聚氨酯内部含有交联的Si-O-Si结构的阴离子型的水性聚氨酯所构成的水性乳液，其表观状态为白色带有蓝光，水性聚氨酯乳液的固含量质量百分数为30％～45％，所述的水性聚氨酯的分子结构式如下：

水性聚氨酯分子结构式中n’为1～4、n为3～12；

R₁为六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯-2,4-二异氰酸酯、甲苯-2,6-二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的至少一种；

R₂为聚己二酸-1,4-丁二醇酯二元醇(A)、聚己内酯二元醇(B)、聚烷氧基二元醇(C)中的至少一种，其分子结构式分别如下：

(A)中n为4～11，(B)中n为8～19，(C)中n为12～34、n'为2～4，n、n'全为正整数；

R₃为D或E其中的一种，结构式如下：

R₄的结构式如下，式中n为1、2、3中的任一正整数；

R₆为CH₃或CH₂OH；

所述的水性聚氨酯中的大分子链段上有氨基甲酸酯、硅氧硅型疏水性基团和羧酸盐型亲水性基团，在加水之后自组装为球形纳米胶粒，球形纳米胶粒粒径为60～130nm；

所述的一种嵌段共聚的有机硅改性的水性聚氨酯乳液在不锈钢基材上的附着力等级为4B～5B；

所述的一种嵌段共聚的有机硅改性的水性聚氨酯乳液在干燥成膜后的胶膜硬度为H～2H，胶膜的表观状态为白色非透明状态，胶膜的吸水率为5～15％，胶膜的拉伸强度为3～8MPa，胶膜的断裂伸长率150％～350％。

2.制备如权利要求1所述的一种嵌段共聚的有机硅改性水性聚氨酯乳液的方法，其特征在于：(1)反应原料二异氰酸酯、亲水性扩链剂、有机锡催化剂、二元醇类小分子扩链剂、内交联剂、双氨基小分子扩链剂、成盐剂、聚硅氧烷、去离子水与大分子二元醇的摩尔比为(3～7):(0.8～1.8):(0.015～0.04):(0.4～1.6):(0.2～0.4):(0.2～0.4):(0.8～1.8):(0.4～1.2):(190～360):1；

所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的至少一种；

所述亲水性扩链剂为二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸中的至少一种；

所述的有机锡催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中的至少一种；

所述的二元醇类小分子扩链剂为乙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇中的至少一种；

所述的内交联剂为三羟甲基丙烷、季戊四醇中至少的一种；

所述的双氨基小分子扩链剂为乙二胺、己二胺中的至少一种；

所述的成盐剂为三甲胺或三乙胺的一种；

所述的聚硅氧烷为两端含有羟烷基聚二甲氧基硅烷，分子量为400～1000，结构式如下所示：

其中n’为1～4、n为3～12；

所述的大分子二元醇为聚己内酯二元醇、聚四氢呋喃醚二元醇、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二元醇、聚丙二醇、聚乙二醇中的至少一种，其分子量范围为500～2000；

(2)按照以上(1)所述的比例，将120℃下将真空除水处理的大分子二元醇、聚硅氧烷、内交联剂、二异氰酸酯、有机锡催化剂在少量丙酮中搅拌混合均匀后，在80～85℃下搅拌反应，当达到反应终点即停止反应，即得到一种异氰酸酯基团封端的嵌段共聚预聚物A；

(3)按照以上(1)所述的比例将亲水性扩链剂加入到以上(2)所得到的异氰酸酯基团封端的嵌段共聚的预聚物A中，在70～75℃下搅拌反应，当达到反应终点即停止反应，即得到一种异氰酸酯基团封端的离子化聚合物B；

(4)按照以上(1)所述的比例将二元醇类小分子扩链剂加入到以上(3)所得到的离子化聚合物B中，温度升至75～85℃下继续反应，当达到反应终点即停止反应，即得到一种异氰酸酯基团封端的离子化聚合物C；

(5)将以上(4)所得到的离子化聚合物C降温至30～40℃，按照以上(1)所述的比例加入成盐剂中和离子化聚合物C中的羧酸基团，在转速400～600rpm搅拌反应20～40min后，按照以上(1)所述的比例将双氨基小分子扩链剂加入离子水中配制成双氨基小分子扩链剂的去离子水溶液，在1200～1400rpm高转速下加入中和后的离子化聚合物C中，搅拌20～40min，再在-0.1MPa、35℃下蒸馏回收丙酮后，即得到所述的一种嵌段共聚的有机硅改性水性聚氨酯乳液。