CN103524696B - 一种硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液及其制备方法，该聚氨酯乳液由水及以下重量百分比的物质制备而成：二异氰酸酯9~33%，普通多元醇43~78%，大分子含磺酸盐基多元醇8~42%，小分子含磺酸盐基多元醇0.7~1.5%，端羟基硅氧烷1.0~3.0%，羧酸型亲水单体0.35~0.8%，成盐试剂0.09~0.6%，乙二胺0.2~1.5%，催化剂0.01~0.02%。本发明的硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液具有较低的粘度和良好的耐水性，成膜爽滑不黏手，力学强度大，拉伸性能好，同时固含量高达到60%以上，在油墨、涂料及胶黏剂等领域具有很大的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于聚氨酯乳液领域，具体涉及一种硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液及其制备方法。
背景技术
溶剂型聚氨酯由于使用大量的挥发性有机化合物或有毒溶剂，既对环境造成严重污染，又对相关行业如涂料、胶黏剂等产业的工人造成健康损害，已引起社会的广泛关注。水性聚氨酯乳液由于不含或只含极少量的有机溶剂，是一种环境友好型产品，其不会对工人的健康造成伤害，也消除了火灾事故等的隐患，因而是目前研究的热点。
高固含量水性聚氨酯含水量低，干燥成膜速度快，用作粘合剂、涂料和油墨树脂，可提高其使用时的生产效率，同时也降低了包装、运输成本。然而，当提高水性聚氨酯的分散相含量时，特别是分散相含量高于连续相时，体系黏度急剧上升，制备高固含量存在一定的技术难度。目前，提高聚氨酯乳液固含量的主要方法是引入亲水性强的磺酸型扩链剂，但磺酸基的亲水性过强，导致胶膜的耐水性下降，难以满足使用要求。
高固含量聚氨酯乳液的研究报道也不少，如中国专利ZL 101597369B，该专利采用二羟甲基丙酸和脂环族磺酸盐作为亲水扩链剂，得到固含量为50%以上的聚氨酯乳液，其耐热性好，但是由于磺酸盐的使用，其耐水性不足，且固含量难以达到60%以上，有待进一步提高。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液。
本发明的另一个目的是提供上述硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液的制备方法。
本发明的上述目的通过如下技术方案予以实现：
一种硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液，由分散相及固相组成，所述分散相为水，所述固相由以下重量百分比的物质制备而成：
（A）二异氰酸酯 9~33%；
（B）普通多元醇 43~78%；
（C）大分子含磺酸盐基多元醇 8~42%；
（D）小分子含磺酸盐基多元醇 0.7~1.5%；
（E）端羟基硅氧烷 1.0~3.0%；
（F）羧酸型亲水单体 0.35~0.8%；
（G）成盐试剂 0.09~0.6%；
（H）乙二胺0.2~1.5%；
（G）催化剂 0.01~0.02%。
所述大分子含磺酸盐基多元醇为间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠与聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸丁二醇酯、聚碳酸酯二元醇、聚己内酯二元醇、聚醚二元醇或聚四氢呋喃二醇反应生成的聚合物中的一种或几种的混合物，分子量为1000~2000。
所述小分子含磺酸盐基多元醇为间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠与乙二醇、丁二醇或己二醇进行酯交换反应生成的聚合物，由以下通式表示：
式中，n=1~3，为整数。
合成聚氨酯后，大分子含磺酸盐基多元醇中的磺酸盐基团分布在分子链软段，由于磺酸钠离子对的相互作用，软段间作用力增强，软段和硬段相分离明显，为合成聚氨酯提供良好的弹性和拉伸性能；而小分子含磺酸盐基多元醇分布在分子链硬段，由于磺酸盐的钠离子与软段中的氧原子配位，提高软硬段的相混合，使合成聚氨酯的力学强度增大，成膜干爽不黏手。
优选地，当小分子含磺酸盐基多元醇和大分子含磺酸盐基多元醇的摩尔比为1:3~5，合成的聚氨酯既有较强的力学强度，又有良好的拉伸性能，综合性能佳。
所述成盐试剂为能与羧基生成盐或离子基团的试剂，包括三乙胺、氨水、氢氧化钠、氢氧化钾等。
所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4＇-二异氰酸酯中的一种或多种的混合物。
所述多元醇为聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸丁二醇酯、聚碳酸酯二元醇、聚己内酯二元醇、聚醚二元醇、聚四氢呋喃二醇中的一种或多种的混合物，其分子量为400~3000。
所述羧酸型亲水单体为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、二氨基苯甲酸中的一种或多种的混合物。
优选地，所述端羟基硅氧烷的分子量为800~2400，端羟基硅氧烷分子量太大，疏水有机硅会太集中，相同添加量时疏水性变差；而端羟基硅氧烷分子量太小，会影响聚合物柔软度。因此，端羟基硅氧烷需控制在一定分子量范围内。
更优选地，所述端羟基硅氧烷由以下通式表示：
或 ，
其中m=1~2，n=10~30，m、n均为整数。
端羟基硅氧烷可通过-OH与-NCO的反应引入聚氨酯分子链，其表面能较低，在成膜过程中易于向膜表面富集，可赋予改性聚合物涂膜优良的耐水性能。
硅氧烷的亲水性较差，随着硅氧烷含量的增大，亲水性聚氨酯的含量相对减少，界面张力减小，乳胶粒的粒径变大，粒径分布变宽，而拓宽乳胶粒粒径分布有利于得到高固含量、低粘度聚氨酯乳液。
所述催化剂为辛酸亚锡、月桂酸铋和二月桂酸二丁基锡中的一种或多种混合物。
所述普通多元醇为制备聚氨酯领域常用的多元醇，其选择对本发明制备产品的影响不明显，本领域常用的多元醇都能实现本发明目的。
本发明所述硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液的制备方法，包括如下步骤：
S1. 将脱水处理后的普通多元醇、大分子含磺酸盐基多元醇、小分子含磺酸盐基多元醇、羧酸型亲水单体与二异氰酸酯一起在催化剂作用下进行预聚反应2~4小时，再加入端羟基硅氧烷，继续反应1.5~2.5小时生成预聚物；所述预聚反应的温度为70~90℃；
S2. 待预聚物降至室温以下，加入成盐试剂，再加入乙二胺进行扩链反应20~30分钟；聚合过程用丙酮降黏；
S3. 加入水，在800~1500r/min搅拌速度下乳化20~40分钟；抽真空脱除丙酮，即得硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
（1）本发明在聚氨酯分子链中引入亲水性差的硅氧烷，其在成膜过程中倾向于向膜表面富集，解决了水性聚氨酯由于亲水单体的引入而使得成膜耐水性差的问题。
（2）本发明同时采用小分子含磺酸盐基多元醇和大分子含磺酸盐基多元醇合成聚氨酯，使磺酸盐基团分别分布在大分子链的硬段和软段，提供良好的力学强度和拉伸性能。
（3）本发明同时引入磺酸基和羧酸基两种亲水基团，两者亲水性强弱不同，在聚氨酯分子链上呈无规分布，加上硅氧烷的影响，使得乳胶粒径呈双峰分布，成功制备出高固含量，低粘度的聚氨酯乳液。
（4）本发明的硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液，其固含量均可达到60%以上，高于现有技术最高能达到的50%固含量，同时乳液粒径呈双峰分布，具有较低的粘度和良好的耐水性，成膜爽滑不黏手，力学强度大，拉伸性能好，在油墨、涂料及胶黏剂等领域具有很大的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释说明，但具体实施例并不对本发明作任何限定。除非特别说明，实施例中所涉及的试剂、方法均为本领域常用的试剂和方法。
乳液粘度用NDJ-1型旋转粘度计测定，测试温度为25℃，使用1号转子，转速为60r/min，见GB/T1723-1993；乳液固含量按照GB1725-89进行测试；乳液的粒径及其分布采用Master Sizer 2000激光粒度分析仪测定；乳液膜用SANS CMT6103型微机控制电子万能试验机进行拉伸测试，拉伸速度为100mm/min。乳液膜吸水率在一定程度上反映其耐水性，吸水率的测定方法为：准确称取质量为W0的乳胶膜，25℃下用去离子水浸泡24h后取出，用滤纸揩去表面水，称取质量为W1 ，吸水率=[(W1-W0)/W0]× 100%。
实施例1 硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液的合成
所述硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液的主要组成如下：
a：大分子含磺酸盐基多元醇为间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠与聚醚二元醇反应生成的聚合物，分子量为2000。
b：小分子含磺酸盐基多元醇为间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠与乙二醇通过酯交换反应生成的聚合物。
小分子含磺酸盐基多元醇与大分子含磺酸盐基多元醇的摩尔比为1：2。
本实施例的硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液，其具体制备过程如下
（1）将经脱水处理的聚己二酸乙二醇酯、含磺酸盐基多元醇、二羟甲基丁酸与异氟尔酮二异氰酸酯一起在月桂酸铋作用下进行预聚反应4小时；加入端羟基硅氧烷，继续反应2小时；预聚反应的温度为70℃；
（2）降至室温以下，加入三乙胺中和，再加入乙二胺进行扩链反应30分钟；聚合过程用丙酮降黏，避免反应物爬杆；
（3）加入65g去离子水，在800r/min搅拌速度下乳化40分钟；抽真空脱除丙酮，即得硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液。
实施例2 硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液的合成
c：大分子含磺酸盐基多元醇为间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠与聚醚二元醇反应生成的聚合物，分子量为1000。
b：小分子含磺酸盐基多元醇为间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠与乙二醇通过酯交换反应生成的聚合物。
小分子含磺酸盐基多元醇与大分子含磺酸盐基多元醇的摩尔比为1：6。
本实施例的硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液，其具体制备过程如下
（1）将经脱水处理的聚己二酸丁二醇酯、含磺酸盐基多元醇、二羟甲基丁酸与六亚甲基二异氰酸酯一起在月桂酸铋作用下进行预聚反应3小时；加入端羟基硅氧烷，继续反应2小时；预聚反应的温度为80℃；
（2）降至室温以下，加入三乙胺中和，再加入乙二胺进行扩链反应30分钟；聚合过程用丙酮降黏，避免反应物爬杆；
（3）加入65g去离子水，在1200r/min搅拌速度下乳化30分钟；抽真空脱除丙酮，即得硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液。
实施例3 硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液的合成
所述硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液的主要组成如下：
d：大分子含磺酸盐基多元醇为间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠与聚四氢呋喃二元醇反应生成的聚合物，分子量为2000。
b：小分子含磺酸盐基多元醇为间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠与乙二醇通过酯交换反应生成的聚合物。
小分子含磺酸盐基多元醇与大分子含磺酸盐基多元醇的摩尔比为1：5。
本实施例的硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液，其具体制备过程如下：
（1）将经脱水处理的聚碳酸酯二元醇、含磺酸盐基多元醇、二羟甲基丙酸与甲苯二异氰酸酯一起在辛酸亚锡作用下进行预聚反应3小时；加入端羟基硅氧烷，继续反应2小时；预聚反应的温度为80℃；
（2）降至室温以下，加入氢氧化钠中和，再加入乙二胺进行扩链反应20分钟；聚合过程用丙酮降黏，避免反应物爬杆；
（3）加入63g去离子水，在1100r/min搅拌速度下乳化30分钟；抽真空脱除丙酮，即得硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液。
实施例4 硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液的合成
所述硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液的主要组成如下：
| 物质名称 | 质量/g |
| 异氟尔酮二异氰酸酯 | 32.13 |
| 聚醚二元醇（Mn=400） | 40.0 |
| 聚己二酸乙二醇酯（Mn≈2000） | 12.95 |
| 大分子含磺酸盐基多元醇e（Mn=2000） | 10.25 |
| 小分子含磺酸盐基多元醇f（Mw≈468） | 0.80 |
| 二羟甲基丙酸 | 0.80 |
| 端羟基硅氧烷（Mw≈1100，无锡市全立化工有限公司产品） | 1.00 |
| 三乙胺 | 0.60 |
| 乙二胺 | 1.45 |
| 月桂酸铋 | 0.02 |
e：大分子含磺酸盐基多元醇为间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠与聚己二酸乙二醇酯反应生成的聚合物，分子量为2000。
f：小分子含磺酸盐基多元醇为间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠与己二醇通过酯交换反应生成的聚合物。
小分子含磺酸盐基多元醇与大分子含磺酸盐基多元醇的摩尔比为1：3。
本实施例的硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液，其具体制备过程如下：
（1）将经脱水处理的聚醚二元醇、聚己二酸乙二醇酯、含磺酸盐基多元醇、二羟甲基丙酸与异氟尔酮二异氰酸酯一起在月桂酸铋作用下进行预聚反应2小时；加入端羟基硅氧烷，继续反应2.5小时；预聚反应的温度为75℃；
（2）降至室温以下，加入三乙胺中和，再加入乙二胺进行扩链反应30分钟；聚合过程用丙酮降黏，避免反应物爬杆；
（3）加入60g去离子水，在1500r/min搅拌速度下乳化25分钟；抽真空脱除丙酮，即得硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液。
实施例5 硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液的合成
所述硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液的主要组成如下：
| 物质名称 | 质量/g |
| 二苯基甲烷-4,4＇-二异氰酸酯 | 19.41 |
| 聚碳酸酯二元醇（Mn=2000） | 26.92 |
| 聚四氢呋喃二醇（Mn=1000） | 26.92 |
| 大分子含磺酸盐基多元醇g（Mn=1500） | 21.45 |
| 小分子含磺酸盐基多元醇h（Mw≈412） | 1.37 |
| 二羟甲基丁酸 | 0.65 |
| 端羟基硅氧烷（Mw≈1100，无锡市全立化工有限公司产品） | 2.30 |
| 三乙胺 | 0.21 |
| 乙二胺 | 0.75 |
| 二月桂酸二丁基锡 | 0.02 |
g：大分子含磺酸盐基多元醇为间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠与聚己内酯二元醇反应生成的聚合物，分子量为1500。
h：小分子含磺酸盐基多元醇为间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠与丁二醇通过酯交换反应生成的聚合物。
小分子含磺酸盐基多元醇与大分子含磺酸盐基多元醇的摩尔比为1：4.3。
本实施例的硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液，其具体制备过程如下
（1）将经脱水处理的聚碳酸酯二元醇、聚四氢呋喃二醇、含磺酸盐基多元醇、二羟甲基丁酸与二苯基甲烷-4,4＇-二异氰酸酯一起在二月桂酸二丁基锡作用下进行预聚反应3小时；加入端羟基硅氧烷，继续反应1.5小时；预聚反应的温度为75℃；
（2）降至室温以下，加入三乙胺中和，再加入乙二胺进行扩链反应30分钟；聚合过程用丙酮降黏，避免反应物爬杆；
（3）加入63g去离子水，在1500r/min搅拌速度下乳化25分钟；抽真空脱除丙酮，即得硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液。
对比例1 硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液的合成
所述硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液的主要组成如下：
d：大分子含磺酸盐基多元醇为间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠与聚四氢呋喃二元醇反应生成的聚合物，分子量为2000。
b：小分子含磺酸盐基多元醇为间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠与乙二醇通过酯交换反应生成的聚合物。
本实施例的硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液，其具体制备过程如下：
（1）将经脱水处理的聚碳酸酯二元醇、含磺酸盐基多元醇、二羟甲基丙酸与甲苯二异氰酸酯一起在辛酸亚锡作用下进行预聚反应3小时；加入端羟基硅氧烷，继续反应2小时；预聚反应的温度为80℃；
（2）降至室温以下，加入氢氧化钠中和，再加入乙二胺进行扩链反应20分钟；聚合过程用丙酮降黏，避免反应物爬杆；
（3）加入68g去离子水，在1100r/min搅拌速度下乳化30分钟；抽真空脱除丙酮，即得硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液。
对比例2 硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液的合成
所述硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液的主要组成如下：
d：大分子含磺酸盐基多元醇为间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠与聚四氢呋喃二元醇反应生成的聚合物，分子量为2000。
b：小分子含磺酸盐基多元醇为间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠与乙二醇通过酯交换反应生成的聚合物。
本实施例的硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液，其具体制备过程如下：
（1）将经脱水处理的聚碳酸酯二元醇、聚四氢呋喃二元醇、含磺酸盐基多元醇、二羟甲基丙酸与甲苯二异氰酸酯一起在辛酸亚锡作用下进行预聚反应3小时；加入端羟基硅氧烷，继续反应2小时；预聚反应的温度为80℃；
（2）降至室温以下，加入氢氧化钠中和，再加入乙二胺进行扩链反应20分钟；聚合过程用丙酮降黏，避免反应物爬杆；
（3）加入80g去离子水，在1100r/min搅拌速度下乳化30分钟；抽真空脱除丙酮，即得硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液。
对比例3 硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液的合成
所述硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液的主要组成如下：
d：大分子含磺酸盐基多元醇为间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠与聚四氢呋喃二元醇反应生成的聚合物，分子量为2000。
b：小分子含磺酸盐基多元醇为间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠与乙二醇通过酯交换反应生成的聚合物。
小分子含磺酸盐基多元醇与大分子含磺酸盐基多元醇的摩尔比为8:1。
本实施例的硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液，其具体制备过程如下：
（1）将经脱水处理的聚碳酸酯二元醇、含磺酸盐基多元醇、二羟甲基丙酸与甲苯二异氰酸酯一起在辛酸亚锡作用下进行预聚反应3小时；加入端羟基硅氧烷，继续反应2小时；预聚反应的温度为80℃；
（2）降至室温以下，加入氢氧化钠中和，再加入乙二胺进行扩链反应20分钟；聚合过程用丙酮降黏，避免反应物爬杆；
（3）加入130g去离子水，在1100r/min搅拌速度下乳化30分钟；抽真空脱除丙酮，即得硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液。
各实施例及对比例制备得到的聚氨酯乳液进行相关测试，结果汇总于下表1中。
表1
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | |
| 乳液颜色 | 乳白色泛蓝光 | 乳白色泛蓝光 | 乳白色泛蓝光 | 乳白色泛蓝光 | 乳白色泛蓝光 | 乳白色泛蓝光 | 乳白色泛蓝光 | 微黄色 |
| 乳液固含量（%） | 60.1 | 60.0 | 61.1 | 62.1 | 61.0 | 59.4 | 55.0 | 43.3 |
| 乳液25℃下粘度（mpas） | 590 | 620 | 675 | 558 | 632 | 612 | 388 | 1630 |
| 乳液粒径分布 | 双峰 | 双峰 | 双峰 | 双峰 | 双峰 | 双峰 | 单峰 | 单峰 |
| 平均粒径（nm） | 115/260 | 95/190 | 55/173 | 103/253 | 78/189 | 142/203 | 213 | 110 |
| 乳液膜性状 | 干爽不黏手 | 干爽不黏手 | 干爽不黏手 | 干爽不黏手 | 干爽不黏手 | 不干爽且黏手 | 轻微黏手 | 干爽不黏手 |
| 膜吸水率（%） | 11.5 | 9.5 | 10.2 | 15.1 | 12.5 | 10.0 | 8.8 | 32.2 |
| 膜拉伸强度（Mpa） | 17 | 16 | 23 | 19 | 20 | 6 | 21 | 23 |
| 膜断裂伸长率（%） | 465 | 472 | 512 | 565 | 520 | 703 | 270 | 222 |
从表1的结果可以看出：
1、实施例1-5的聚氨酯乳液均具有较高的固含量，且乳液膜干爽不黏手，具有较好的耐水性能和力学强度及拉伸性能。
2、实施例3-5与实施例1-2相比，聚氨酯乳液具有更高的固含量，而且力学强度更高，拉伸性能更好。
3、对比例1不添加小分子含磺酸盐基多元醇，从测试结果可以看出聚氨酯乳液膜变得不干爽且粘手，而且拉伸强度也明显下降，不利于实际应用。
4、对比例2用聚四氢呋喃二元醇代替大分子含磺酸盐基多元醇，从测试结果可以看出聚氨酯乳液膜的断裂伸长率明显下降，固含量降低，不利于实际应用。
5、对比例3中小分子含磺酸盐基多元醇与大分子含磺酸盐基多元醇的用量不处于本发明要求保护的范围内，从测试结果可以看出聚氨酯乳液的固含量和断裂伸长率明显下降，粘度和吸水率增大，不利于实际应用。
Claims (10)
1.一种硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液，其特征在于，由分散相及固相组成，所述分散相为水，所述固相由以下重量百分比的物质制备而成：
二异氰酸酯 9~33%，普通多元醇 43~78%，大分子含磺酸盐基多元醇 8~42%，小分子含磺酸盐基多元醇 0.7~1.5%，端羟基硅氧烷 1.0~3.0%，羧酸型亲水单体 0.35~0.8%，成盐试剂 0.09~0.6%，乙二胺0.2~1.5%，催化剂 0.01~0.02%；
所述大分子含磺酸盐基多元醇为间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠与聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸丁二醇酯、聚碳酸酯二元醇、聚己内酯二元醇或聚醚二元醇反应生成的聚合物中的一种或几种的混合物，分子量为1000~2000；
所述小分子含磺酸盐基多元醇为间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠与乙二醇、丁二醇或己二醇进行酯交换反应生成的聚合物，由以下通式表示：
式中，n=1~3，为整数；
硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液通过如下方法制备，包括如下步骤：
S1. 将脱水处理后的普通多元醇、大分子含磺酸盐基多元醇、小分子含磺酸盐基多元醇、羧酸型亲水单体与二异氰酸酯一起在催化剂作用下进行预聚反应2~4小时，再加入端羟基硅氧烷，继续反应1.5~2.5小时生成预聚物；所述预聚反应的温度为70~90℃；
S2. 待预聚物降至室温以下，加入成盐试剂，再加入乙二胺进行扩链反应20~30分钟；聚合过程用丙酮降黏；
S3. 加入水，在800~1500r/min搅拌速度下乳化20~40分钟；抽真空脱除丙酮，即得硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液。
2.根据权利要求1所述硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液，其特征在于，所述小分子含磺酸盐基多元醇和大分子含磺酸盐基多元醇的摩尔比为1:3~5。
3.根据权利要求1所述硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液，其特征在于，所述成盐试剂为三乙胺、氨水、氢氧化钠或氢氧化钾。
4.根据权利要求1所述硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液，其特征在于，所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4＇-二异氰酸酯中的一种或多种的混合物。
5.根据权利要求1所述硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液，其特征在于，所述普通多元醇为聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸丁二醇酯、聚碳酸酯二元醇、聚己内酯二元醇、聚醚二元醇中的一种或多种的混合物，所述多元醇分子量为400~3000。
6.根据权利要求1所述硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液，其特征在于，所述羧酸型亲水单体为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、二氨基苯甲酸中的一种或多种的混合物。
7.根据权利要求1所述硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液，其特征在于，所述端羟基硅氧烷的分子量为800~2400。
8.根据权利要求7所述硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液，其特征在于，所述端羟基硅氧烷由以下通式表示：
或，
其中m=1~2，n=10~30，m、n均为整数。
9.根据权利要求1所述硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液，其特征在于，所述催化剂为辛酸亚锡、月桂酸铋和二月桂酸二丁基锡中的一种或多种混合物。
10.根据权利要求1至9任一项所述硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1. 将脱水处理后的普通多元醇、大分子含磺酸盐基多元醇、小分子含磺酸盐基多元醇、羧酸型亲水单体与二异氰酸酯一起在催化剂作用下进行预聚反应2~4小时，再加入端羟基硅氧烷，继续反应1.5~2.5小时生成预聚物；所述预聚反应的温度为70~90℃；
S2. 待预聚物降至室温以下，加入成盐试剂，再加入乙二胺进行扩链反应20~30分钟；聚合过程用丙酮降黏；
S3. 加入水，在800~1500r/min搅拌速度下乳化20~40分钟；抽真空脱除丙酮，即得硅烷改性的磺酸型水性聚氨酯乳液。
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|---|---|---|---|
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