含硅聚氨酯预聚体改性聚丙烯酸酯清漆的制备

【建材网】杨绪锋1，含硅丁运生1，聚氨聚体聚丙2，酯预酯清制备韦力达1
　　
　　（1.合肥工业大学化工学院高分子材料与化工研究所，改性合肥230009;2.可控化学与材料化工安徽省重点试验室，烯酸合肥230009）
　　
　　摘要:采用端羟基聚硅氧烷、含硅功能单体与异佛尔酮二异氰酸酯缩聚制备新型含硅聚氨酯预聚体(Si-PU)，聚氨聚体聚丙Si-PU与丙烯酸酯单体共聚，酯预酯清制备得到Si-PU改性聚丙烯酸酯。改性以改性聚丙烯酸酯为成膜物质，烯酸以异氰酸酯基树脂为固化剂按基团等物质的含硅量比配制成双组分清漆，并制备涂膜。聚氨聚体聚丙采用FT-IR对改性前后聚丙烯酸酯结构进行了表征。酯预酯清制备研究了Si-PU用量对聚丙烯酸酯清漆的改性黏度、耐热性、烯酸附着力及其涂膜绝缘性的影响。FT-IR表明，Si-PU已经接枝到了丙烯酸酯共聚物的骨架中。Si-PU质量分数在0～15%，涂膜的附着力不变，且Si-PU用量为聚丙烯酸酯的15%时，得到综合性能良好的含硅聚氨酯改性聚丙烯酸酯清漆。
　　
　　关键词:含硅聚氨酯;聚丙烯酸酯;清漆
　　
　　0前言
　　
　　有机硅改性聚丙烯酸酯能够提高聚丙烯酸酯树脂耐温、耐水、防潮等性能。由于有机硅与聚丙烯酸酯极性相差较大，两者的相容性较差，因此有效提高两者相容性成为有机硅改性聚丙烯酸酯的关键。聚氨酯材料具有优异的附着力及耐低温性能，将聚氨酯与有机硅有机结合并引入到聚丙烯酸酯中，可以改善三者相容性，得到具有三种材料性能优点的新材料，扩大材料的应用范围[1-5]。本研究通过设计合成出具有功能端基的含硅聚氨酯预聚体，用该预聚体改性聚丙烯酸酯，以期改善三者相容性，提高涂膜的耐热性、耐溶剂性及绝缘性能，且保持涂膜优良的附着性能，较终得到综合性能优异的改性聚丙烯酸酯清漆，制备的清漆可以用于木器、皮革、金属及复合材料的防护涂层。
　　
　　1试验部分
　　
　　1.1主要原料
　　
　　端羟基聚硅氧烷，山东大易化工;异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，拜耳;功能单体、甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸丁酯(BA)、醋酸丁酯(BAC)、正十二烷基硫醇（NDM），国药集团化学试剂;丙烯酸羟乙酯(2-HEMA)，广州三旺化工材料;偶氮二异丁腈(AIBN)，上海试赫四维化工;异氰酸酯基固化剂（HD-90），90%固含量，广东佛山金凤翔精细化工;流平剂，市售。
　　
　　1.2Si-PU预聚体的合成
　　
　　将计量的端羟基聚硅氧烷、IPDI、功能单体加入四口烧瓶中，在N2保护下于60℃反应4h，然后升温至75℃使反应完全，采用丙酮-二正丁胺法[6]测定体系中—NCO的含量不再变化为反应终点，较后，用BAC溶解产物至70%固含量，制得具有功能端基的含硅聚氨酯预聚体。
　　
　　1.3Si-PU改性聚丙烯酸酯的合成
　　
　　将占丙烯酸酯单体15%的Si-PU和BAC加入四口烧瓶中，并将计量的丙烯酸酯单体（MMA、BA、2-HEMA）、AIBN及NDM于烧杯中搅拌混合均匀，倒入滴液漏斗中。在N2保护下于80℃滴加混合液，2～3h内滴加完毕，继续反应2～3h后，升温至90℃，同时补加一定量的AIBN，反应1～2h后，减压脱除溶剂BAC，产物经沉淀、过滤、干燥，用BAC溶解得到50%固含量的Si-PU改性聚丙烯酸酯溶液。同样用上述方法制备固含量均为50%的聚丙烯酸酯溶液与Si-PU占丙烯酸酯单体质量分数为5%、10%、20%的改性聚丙烯酸酯溶液。
　　
　　1.4聚丙烯酸酯及Si-PU改性聚丙烯酸酯清漆的配制
　　
　　将固含量均为50%的聚丙烯酸酯和Si-PU改性聚丙烯酸酯分别与HD-90固化剂按照n(—OH)∶n(—NCO)=1∶1的比例配制，加入1%的流平剂，搅拌均匀后得到聚丙烯酸酯和Si-PU改性聚丙烯酸酯清漆。
　　
　　1.5涂膜的制备及性能测试
　　
　　参照GB/1727-92制备涂膜，于90℃烤箱中固化60min得到涂膜;参照GB/T9286-1998、GB/T6739-1996、GB/T1732-93、GB/T1735-79、GB/THG2-59-78、GB/T1728-79分别测试涂膜附着力、硬度、耐冲击性、耐热性、体积电阻率及固化时间。
　　
　　2结果与讨论
　　
　　2.1Si-PU改性聚丙烯酸酯清漆性能指标

　　Si-PU改性聚丙烯酸酯清漆性能指标如表1所示。

　　表1Si-PU改性聚丙烯酸酯清漆的性能