[发明专利]一种高强度低粘度硅烷改性聚氨酯树脂

说明书

本发明公开了一种高强度低粘度硅烷改性聚氨酯树脂，主要由低粘度端硅烷改性聚氨酯预聚体、端异氰酸基聚氨酯预聚体、脱水剂和锡催化剂组成。本发明的改性聚氨酯树脂粘度低，具有高的力学强度和良好的粘结性，可广泛用于各工业领域。本发明公开了其制法。

技术领域

本发明涉及高强度低粘度硅烷改性聚氨酯树脂。可用于建筑，电气设备，汽车等领域。

背景技术

硅烷改性聚氨酯树脂可用作胶黏剂，密封胶等。目前应用最为广泛的密封胶主要有三类，聚硫类、硅酮类和聚氨酯类，其中，聚硫类低温固化速度慢，易老化变硬，缺乏耐久性且有臭味，限制了其进一步发展。硅酮密封胶低温柔顺性好，具有很好的耐高温和耐候性能，分子极性小，表面张力低，使其具有优良的电绝缘性、化学稳定性和憎水防潮性，但硅酮密封胶也有缺点，其粘结性较差，表干时间长，内部固化慢，且表面可涂饰性差，撕裂强度低等。聚氨酯密封胶对基材有较好的粘接性，其组成变化多，结构和性能可调范围广，使其具有较好的耐磨性和较高的力学强度，但聚氨酯密封胶耐热性较差，高温下易分解，固化过程中产生气泡，影响粘结性能。

端硅烷改性聚氨酯树脂(SPU)属于一种新型的聚氨酯，也属于硅改性聚醚，它的主链是聚醚型聚氨酯，端基是可水解的甲(乙)硅氧烷，它兼具聚氨酯和硅酮胶的优点，作为一类硅改性聚醚，硅烷端基聚氨酯树脂密封胶，性能可调的范围大，应用广泛。

端硅烷改性聚氨酯(SPU)预聚体的合成方法主要有一步法和两步法，一步法是指由高分子量聚醚多元醇与带-NCO的硅烷直接反应而成，工艺简单，该方法需以低粘度，窄分布的超高分子量聚醚多元醇为原料，中国专利CN1457928A，CN1454916A公开了在双金属氰化物(DMC)催化剂存在下制备的聚醚多元醇具有高分子量，窄分布，极低的不饱和度和低的粘度，但目前国内还未见有该方法合成SPU的报道。两步法，首先是用聚醚多元醇与一定量的异氰酸酯单体，制备出端基为-NCO或-OH的聚氨酯预聚物，然后对于端NCO预聚物用含活泼氢的氨基功能硅烷对其进行封端改性；对端-OH的聚氨酯预聚物处理方法同一步法类似，用带-NCO基团的硅烷封端。由于氨基和NCO基团反应活性高，控制不好就会出现增稠剧烈，甚至凝胶化，反应及其不易控制。

SPU主链是聚醚链段，分子链柔性好，但分子间作用力较小，为了提高树脂的力学强度，可采用异氰酸酯封端的聚醚型聚氨酯预聚体(PU)对SPU预聚体进行共混改性，由此制备高强度的PU改性SPU树脂(简称PU-SPU树脂)，PU包含氧化丙烯聚醚软段和氨酯键硬链段，前者可提供与SPU良好的相容性，后者与软段或硬段之间可形成氢键作用，使其具有较高的机械强度。其硬段的NH不仅能与硬段本身含有的羰基形成氢键，也能与PU-SPU树脂中聚醚链段的醚基形成氢键，分子间作用力增强，树脂的力学强度增大。PU的加入还可以大大提高树脂的粘结强度，这是因为树脂对基体的粘接受树脂对基体的附着力和树脂本身的内聚力的共同影响，附着力把树脂与基材表面粘接起来，内聚力把树脂内部分子与邻近分子吸附到一起，SPU的端硅烷氧基通过水解缩合可与基材表面形成化学连接，但其本身内聚能小，导致粘接强度较小。PU分子内含有高内聚能的氨基甲酸酯等，且分子间可形成氢键，使得PU-SPU树脂内聚力增强，因此添加PU后粘接强度增加。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有优良的柔韧性、耐候，耐热和耐寒性，以及更高的力学强度和更好的粘结性的低粘度硅烷改性聚氨酯树脂。

本发明的技术方案如下：

一种高强度低粘度硅烷改性聚氨酯树脂，其原料组成及质量份为：

端硅烷改性聚氨酯预聚体(粘度在20000mPa·s以下) 100份

端异氰酸酯基聚氨酯预聚体(粘度在6000mPa·s以下) 10～40份

脱水剂 1～2份