[发明专利]一种纳米二氧化硅改性水性聚脲及其制备方法

说明书

本发明涉及了一种纳米二氧化硅改性水性聚脲及其制备方法，该方法首先将纳米SiO₂加入到经过脱水处理的聚醚胺中，经过高速搅拌，使纳米SiO₂均匀分散于聚醚胺中，再与异氰酸酯反应制备聚脲预聚体，再将聚脲预聚体与水性扩链剂2,2‑双羟甲基丙酸反应，将水性基团枝接到聚脲分子链中，然后将小分子扩链剂乙二胺加入到体系中继续与预聚体反应，再将三乙胺加入到体系中继续与预聚体进行成盐反应，最后将计量比的去离子水加入到体系中，最终制得纳米SiO₂改性水性聚脲乳液。所得的乳液均一、稳定、对基材的附着力很强，是长效防腐蚀涂层的基体成膜材料，可以应用在钢铁表面、化工防腐蚀、交通运输、建筑工程、国防军工等领域。

技术领域

本发明涉及一种纳米SiO₂改性水性聚脲及其制备方法，属于高分子材料领域。

背景技术

聚脲一般采用多元胺(主要是二元胺)和多异氰酸酯(主要是二异氰酸酯)直接反应制得，聚脲分子中存在的脲键可以通过氢键相互作用形成高密度的氢键，与其他聚合物材料相比，聚脲具有防腐蚀性、耐磨损、防水等特点。

随着人类生活水平的提高和环境污染带来的困扰，人们对环境保护有了很强的意识。世界各国纷纷颁布相关法律严格控制涂料中有机挥发物(VOC)以及有机空气污染物(HAP)的含量。不论是从环保角度还是从涂料性能方面，传统的溶剂型涂料已经不能满足人们的需求，随着科技的进步，水性涂料已经逐步取代了溶剂型涂料。

然而，水性聚脲具有耐水性较弱，硬度较低，机械性能较差，热稳定性较差等缺点，这些问题限制了水性聚脲在各个方面的应用。因此，为克服这些劣势，需对水性聚脲进行进一步的改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米SiO₂改性水性聚脲及其制备方法，该方法制备的纳米SiO₂改性水性聚脲乳液具有优异的稳定性和成膜性，其固化膜的吸水率低、硬度高、耐磨性好、耐热性好、耐老化性好、抗黄变性能优良、力学性能优异。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种纳米SiO₂改性水性聚脲及其制备方法。

一种纳米SiO₂改性水性聚脲，该化学结构式中含有脲基、聚醚基、硅氧烷基、羧酸盐型亲水基基团，具体述结构式如下：

一种纳米SiO₂改性水性聚脲的制备方法，包括如下步骤：

首先将纳米SiO₂加入到经过脱水处理的聚醚胺中，经过高速搅拌，使纳米SiO₂均匀分散于聚醚胺中；

将二异氰酸酯按配比加入到上步得到的分散体中，在40℃下搅拌反应0.5h，制备得到末端带有NCO基团的聚脲预聚物；所述的二异氰酸酯、聚醚胺的质量比为1：1.8；

将上步得到的聚脲预聚物和占总反应物质量比6％水性扩链剂反应，将水性基团枝接到聚脲分子链中，将聚脲水性化；

将小分子扩链剂加入到3)得到的产物中，继续进行扩链反应，增加分子量，体系黏度变大；

将三乙胺加入到4)得到的产物中，使聚脲预聚体进行成盐反应；

将去离子水加入到5)得到的产物中，进行乳化，加快搅拌速度，反应结束后即可制得纳米SiO₂改性水性聚脲乳液。

进一步的，聚醚胺的分子量为1000-5000。

进一步的，所述的异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、三甲基己二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯的任一种或几种混合物。