一种聚氨酯改性有机硅消泡剂、制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及有机硅技术领域，具体的说是一种聚氨酯改性有机硅消泡剂、制备方法及应用。该聚氨酯改性有机硅消泡剂的制备方法为：步骤一：在75℃‑140℃之间,通过炔二醇或其衍生物和烯丙基聚醚与含氢硅油在催化剂的作用下进行硅氢加成反应，制得中间产物；步骤二：通过烷基单端基异氰酸酯的异氰酸酯基与中间产物的羟基在40℃‑85℃进行反应，制得聚氨酯改性有机硅消泡剂；所述含氢硅油分子结构式中含有至少两个Si‑H键。本发明专利技术制备的聚氨酯改性有机硅消泡剂不仅有好的消泡能力和耐水解性能，而且长时间储存后各方面性能几乎不改变，能很好的作为消泡剂使用。

A polyurethane modified organosilicon defoamer, preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种聚氨酯改性有机硅消泡剂、制备方法及应用
本专利技术涉及有机硅
，具体地说是一种聚氨酯改性有机硅消泡剂、制备方法及应用。
技术介绍
目前在水性体系涂料、油墨、造纸以及皮革等行业中，常用的消泡剂主要包括矿物油类，聚醚类(不含有机硅)和聚醚改性有机硅类。相比较矿物油类和聚醚类消泡剂，聚醚改性有机硅类消泡剂由于其能够快速消除体系里面的泡沫、添加量更少、使涂膜表面瑕疵更少和使生产更加高效而得到广泛的应用。但是聚醚改性有机硅类消泡剂应用的同时带来了一个头痛的问题，那就是储存后消泡能力下降，这样在储存后使用时会经常带来缩孔的问题，此时不得不去增加大量的润湿剂来降低表面张力减少缩孔的产生，并且这些问题很难在现场被完全解决，而增加润湿剂，表面张力降下来后又会产生难以消泡的问题，周而复始，配方越做越复杂，越做越多，问题越来越复杂，不光是成本上升，产品的稳定性也会难以保证。
技术实现思路
针对上述存在的问题，本专利技术的目的在于提供了一种长期储存后，消泡能力几乎不下降的聚氨酯改性有机硅消泡剂、制备方法及应用。本专利技术为实现上述目的，采取以下技术方案予以实现：一种聚氨酯改性有机硅消泡剂的制备方法，其制备方法为：步骤一：在75℃-140℃之间,通过炔二醇或其衍生物和烯丙基聚醚与含氢硅油在催化剂的作用下进行硅氢加成反应，制得中间产物；步骤二：通过烷基单端基异氰酸酯的异氰酸酯基与中间产物的羟基在40℃-85℃进行反应，制得聚氨酯改性有机硅消泡剂；所述含氢硅油分子结构式中含有至少两个Si-H键。此处说的反应一般指的是充分反应。通过炔二醇或其衍生物、烯丙基聚醚与含氢硅油混合进行硅氢加成反应使炔醇或其衍生物和烯丙基聚醚通过其含有的多重键与含氢硅油分子结构式中含有的至少二个Si-H键使炔二醇或其衍生物和烯丙基聚醚接枝至含氢硅油中得到中间产物，进而该中间产物通过其含有的醇羟基与烷基单端基异氰酸酯反应，制得分子中含有氨基甲酸酯官能团(NHCOO)的有机硅消泡剂，可以是单个分子中含有2个以上氨基甲酸酯官能团(NHCOO)的有机硅消泡剂。其中，多重键指的是能够与含氢硅油Si-H键进行硅氢加成反应的键，可以是碳碳双键或碳碳三键。经过反应，得到的聚氨酯改性有机硅消泡剂不仅消泡能力强，而且能够长期保存。由于一个含氢硅油分子中含有至少二个Si-H键，在步骤一的反应中，可以是：该含氢硅油分子中至少一个Si-H键与一个炔二醇或其衍生物分子通过硅氢加成反应，使炔醇或其衍生物接枝至该含氢硅油分子；该含氢硅油分子中其余的至少一个Si-H键与一个烯丙基聚醚分子通过硅氢加成反应，使烯丙基聚醚也接枝至该含氢硅油分子。本专利技术中烷基单端基异氰酸酯指的是烷基一端含有异氰酸酯基的物质。作为进一步的改进，所述炔二醇的分子结构式(第一通式)为：其中，z和g均为整数，且0≤z≤4,0≤g≤4；R”为C0-C12的烷基；1R”为C0-C12的烷基。所述烯丙基聚醚的分子结构式(第二通式)为：其中，x，y均为整数，且0≤x≤12；0≤y≤14，x和y中一个为0时，另外一个大于零；R’为氢基、甲基、乙基或丁基中的任意一种；所述含氢硅油分子结构式(第三通式)为：其中，1)a≥0，b≥2,且a、b为整数。作为进一步的改进，所述炔二醇或其衍生物和烯丙基聚醚中多重键与含氢硅油中Si-H键的物质的量之比为：(0.8-1.1):1,所述炔二醇或其衍生物与烷基单端基异氰酸酯的物质的量之比为(0.5-1.9)：1；所述炔二醇或其衍生物和烯丙基聚醚的物质的量之比为(0.4-4.5):1。作为进一步的改进，所述含氢硅油的含氢量在0.2-0.75％之间；平均分子量在500-3000之间；所述烷基单端基异氰酸酯为C7-C18的烷基单端基异氰酸酯。作为进一步的改进，所述烷基单端基异氰酸酯为十八烷基异氰酸酯、十二烷基异氰酸酯和苯甲基异氰酸酯中的一种或几种。作为进一步的改进，所述聚氨酯改性有机硅消泡剂的具体制备方法为：步骤一：在75℃-115℃之间，缓慢将炔二醇或其衍生物、烯丙基聚醚、催化剂与含氢硅油搅拌混合，再在100-140℃保温搅拌反应3-6小时，得到中间产物；步骤二：再在40℃-45℃之间，缓慢将中间产物和烷基单端基异氰酸酯搅拌混合均匀，然后再升温至78℃-85℃保温搅拌反应3小时得到产物即可。此处说的缓慢，是在反应过程中尽量避免凝胶现象的产生，其速度为不产生凝胶，使得反应顺利进行的速度，例如：当要加入150克炔二醇或其衍生物、烯丙基聚醚和催化剂的混合物至含氢硅油中时，加入时间可以是2-3小时。作为进一步的改进，步骤一的反应是在溶剂和催化剂存在下进行的反应，所述溶剂相对步骤一和步骤二的反应为惰性溶剂；所述惰性溶剂为二甲苯或者酯类溶剂；所述催化剂为卡斯特催化剂或者氯铂酸；步骤二得到产物后，还对产物在120℃进行了抽真空除杂过程。作为进一步的改进，所述聚氨酯改性有机硅消泡剂的具体制备方法为：步骤A):将惰性溶剂加入容器中，回流除水；步骤B)：将容器内的温度调整为75-115℃，再向容器中加入含氢硅油，再逐步向容器内滴加烯丙基聚醚、炔二醇或其衍生物和催化剂的混合物，均匀滴加6-8小时完毕后，维持100℃-140℃之间反应3-6小时；步骤C)：然后降温至40℃-45℃，向容器中滴加烷基单端基异氰酸酯2-3小时(即滴加时间为2-3小时)，再升温至78℃-85℃保持3小时后，升温至120℃抽真空去除溶剂和未反应的单体(或者说是去除杂质)；步骤A)、B)和C)中，滴加、反应和抽真空都是在搅拌条件下进行的。本专利技术还提供了一种聚氨酯改性有机硅消泡剂，其由上述所述的制备方法制备而成。本专利技术聚氨酯改性有机硅消泡剂能作为消泡剂很好的应用在涂膜中。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：本专利技术针对现有水性体系中消泡剂存储后容易析出和分层，进而消泡能力下降的问题，通过炔二醇或其衍生物、烯丙基聚醚与含氢硅油在催化剂的作用下进行硅氢加成反应使炔二醇或其衍生物和烯丙基聚醚接枝至含氢硅油得到中间产物；再通过烷基单端基异氰酸酯与中间产物进行反应，制得单个分子中含有氨基甲酸酯官能团的有机硅消泡剂；该消泡剂不仅有强烈的消泡能力和好的耐水解性能，而且储存较长时间后不易析出或者分层，依然具有强烈的消泡能力，同时也不会带来涂膜缩孔的问题，能很好的满足使用的需要。具体实施方式以下结合具体实施例来对本专利技术作进一步的说明。需要说明的是，本专利技术提供的技术方案中所采用的原料，除特殊说明外，均通过常规手段制备或通过商业渠道购买。本专利技术炔二醇以及其衍生物与烯丙基聚醚配合接枝至含氢硅油分子中，能为聚氨酯改性有机硅消泡剂在应用于涂料体系中时提供良好的相容性和低的动态表面，在涂料体系中聚氨酯改性有机硅消泡剂分子上氨基甲酸酯连接的疏水段与乳胶粒子、表面活性剂、颜料等疏水结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚氨酯改性有机硅消泡剂的制备方法，其特征在于，其制备方法为：/n步骤一：在75℃-140℃之间,通过炔二醇或其衍生物和烯丙基聚醚与含氢硅油在催化剂的作用下进行硅氢加成反应，制得中间产物；/n步骤二：通过烷基单端基异氰酸酯的异氰酸酯基与中间产物的羟基在40℃-85℃进行反应，制得聚氨酯改性有机硅消泡剂；/n所述含氢硅油分子结构式中含有至少两个Si-H键。/n

【技术特征摘要】
1.一种聚氨酯改性有机硅消泡剂的制备方法，其特征在于，其制备方法为：
步骤一：在75℃-140℃之间,通过炔二醇或其衍生物和烯丙基聚醚与含氢硅油在催化剂的作用下进行硅氢加成反应，制得中间产物；
步骤二：通过烷基单端基异氰酸酯的异氰酸酯基与中间产物的羟基在40℃-85℃进行反应，制得聚氨酯改性有机硅消泡剂；
所述含氢硅油分子结构式中含有至少两个Si-H键。


2.如权利要求1所述的聚氨酯改性有机硅消泡剂的制备方法，其特征在于，所述炔二醇的分子结构式为：



其中，z和g均为整数，且0≤z≤4,0≤g≤4；R”为C0-C12的烷基；1R”为C0-C12的烷基。
所述烯丙基聚醚的分子结构式为：



其中，x，y均为整数，且0≤x≤12；0≤y≤14，x和y中一个为0时，另外一个大于零；R’为氢基、甲基、乙基或丁基中的任意一种；
所述含氢硅油分子结构式为：



其中，1)a≥0，b≥2,且a、b为整数。


3.如权利要求2所述的聚氨酯改性有机硅消泡剂的制备方法，其特征在于，其制备方法为：所述炔二醇或其衍生物和烯丙基聚醚中多重键与含氢硅油中Si-H键的物质的量之比为：(0.8-1.1):1,所述炔二醇或其衍生物与烷基单端基异氰酸酯的物质的量之比为(0.5-1.9)：1；所述炔二醇或其衍生物和烯丙基聚醚的物质的量之比为(0.4-4.5):1。


4.如权利要求2所述的聚氨酯改性有机硅消泡剂的制备方法，其特征在于，所述含氢硅油的含氢量在0.2-0.75％之间；平均分子量在500-3000之间；所述烷基单端基异氰酸酯为C7-C18的烷基单端基异氰酸酯。


5.如权利要求4所述的聚氨酯改性有机硅消泡剂的制备方法，其特征在于，所述烷基单端基异氰酸酯为十八烷基异氰酸酯、十二烷基异氰酸酯、苯甲基异...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新朝，孟凡伟，徐大威，
申请(专利权)人：广州核心新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44