[发明专利]一类增强的有机硅聚氨酯或聚脲

说明书

一、技术领域

本发明属于密封胶、涂料技术领域。

二、背景技术

有机硅材料(如聚二甲基硅氧烷PDMS)自问世以来，由于其特殊性质，受到广泛关注。特殊的高分子硅氧长链结构具有相当好的热稳定性、耐紫外、耐氧化和低表面能等性能，且这种链具有较低的分子间作用力，易于旋转，柔顺好，其聚合物的玻璃化温度可达很低的温度(Tg＝-123℃)。利用这种有机硅材料特殊的性质：如具有优秀的介电性能可用于电线电缆的绝缘材料；具有生物相容性用作生物材料；具有高的透气性，表面活性和疏水性用于表面涂料等。

但PDMS均聚物必须达到非常大的分子量才能显示出一定的机械性能，因此PDMS须经过化学交联的方法才能获得一定强度，有时必须加入SiO₂等无机填料。为利用PDMS的优异性能，提高其机械性能，许多研究着重于对PDMS的聚合物进行改性。其中一个重要的研究方向，就是在有机硅中引入聚氨酯或聚脲结构，在这种有机硅聚氨酯或聚脲弹性体中，软段聚二甲基硅氧烷提供了聚合物的弹性，而硬段则作为物理交联点保障聚合物的回复，由于软硬段的不相容性，造成这一体系的相分离，软段的组成、含量，硬段结构、含量、硬段区域离子的聚集等都会影响相分离。但由于聚氨酯或聚脲硬段的高极性，而软段聚二甲基硅氧烷的非极性，造成硬段与聚二甲基硅氧烷软段相分离严重，给这类共聚物的合成带来困难，软硬段微区界面态窄，作用力差，因而力学性能比聚醚聚氨酯等传统聚氨酯材料差。

为减少软硬段的相分离程度，提高有机硅聚氨酯或聚脲的本体强度，文献(陈雷等，高分子材料科学与工程，1994，3：20)在聚硅氧烷软段中引入极性氰丙基，预先制备含氰丙基的硅氧烷齐聚物，添加到聚二甲基硅氧烷齐聚物中，合成了改性的有机硅聚氨酯或聚脲，改性的目的是提高软段极性，增强软段和硬段的两相相互作用，最终提高有机硅聚氨酯或聚脲的本体强度。其他类似的方法如文献(YuXue-Hai et al.，J.Polym.Sci.，Polym.Phys.Ed.1986，24：2681)在聚硅氧烷软段中引入氯甲基；文献(Yang C Z，et al，J.Polym Sci B Phys，1991，29：75)在聚硅氧烷软段中引入脲键。

三、本发明的内容

本发明利用一种小分子增强剂来提高有机硅聚氨酯或聚脲的本体强度，该增强剂的一端含有异氰酸酯结构，与硬段相连；另一端含有硅氧烷结构，与软段相容。这种增强剂加入，利用化学交联的方法，扩大了有机硅聚氨酯或聚脲的软、硬段微区界面，增强软、硬段之间的作用力，最终得到力学性能显著提高的有机硅聚氨酯或聚脲。

本发明合成了一类增强的有机硅聚氨酯或聚脲，由100重量份有机硅聚氨酯或聚脲预聚体、1～40重量份增强剂和0.6～1.5重量份胺类固化剂组成。

增强剂由异氰酸酯化合物与含氨基官能团的硅氧烷化合物反应得到。异氰酸酯化合物包括甲苯二异氰酸酯(TDI)、异弗尔酮异氰酸酯(IPDI)、二苯基甲烷-4，4’二异氰酸酯(MDI)等。含氨基官能团的硅氧烷化合物包括：氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、氨丙基三甲氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷(ND42)等。将上述1～2摩尔的异氰酸酯化合物与1摩尔氨基官能团的硅氧烷化合物混合，室温下迅速搅拌反应1小时，再在70℃下反应1～4小时即得到增强剂。

有机硅聚氨酯或聚脲预聚体的合成如下：用2～3摩尔异氰酸酯化合物与1摩尔含羟基或氨基的聚二甲基硅氧烷反应，在20℃～100℃下反应4～8小时，得到有机硅聚氨酯或聚脲预聚体。

胺类固化剂包括：3，6-二乙基-2，5-二胺甲苯(E100)，3，6-二甲硫基-2，5-二胺甲苯(E300)及3，3’-二氯-4，4’二苯基甲烷二胺(MOCA)等。

本发明增强的有机硅聚氨酯或聚脲，其本体拉伸强度得到明显提高。

四、本发明的具体实施例

实施例1：将174克甲苯二异氰酸酯与221克氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂反应得到增强剂1。预先用2摩尔甲苯二异氰酸酯与1摩尔含羟基的聚二甲基硅氧烷反应得到有机硅聚氨酯预聚体。按表1中的比例将增强剂1添加到预聚体中，用3，6-二乙基-2，5-二胺甲苯作固化剂，搅拌固化得到增强的有机硅聚氨酯或聚脲。

表1  用增强剂1增强的有机硅聚氨酯或聚脲