本發明專利技術涉及一種單包裝濕氣固化組合物。所述組合物包含：占組合物干重的重量百分比為10到99％的至少一種硅烷封端的聚氨酯，和1到90％的至少一種硅烷封端的聚硅氧烷，其中，所述硅烷封端的聚氨酯聚合物的至少一個末端基團具有通式：A-(CH2)m-SiR1n(OR2)3-n，其中A為氨酯或脲連接基團，R1為C1-12烷基、鏈烯基、烷氧基、氨烷基、芳香族或(甲基)丙烯酸烷氧基，R2是單個被替代的或未被替代的C1-18烷基或C6-C20芳香族基團，m是1到60的整數，和n是一個從0到1的整數；所述硅烷封端的聚硅氧烷可以是帶有可水解硅烷基團的聚硅氧烷，或是至少一種有機官能化聚硅氧烷與至少一種有機官能化硅烷的反應產物；所述組合物經濕氣固化后，可形成水接觸角度大于101°的表面。所述組合物適用于防污涂層，能提供更低的表面能和更好的機械性能。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種可形成聚氨酯-聚硅氧烷-硅(簡寫為ro-PDMS-Si)有機-無機雜化網絡的單包裝濕氣固化組分，所得到的材料具有改進的機械強度和極佳的防污性能。這種涂料組合物可以很容易地應用于海洋防污涂料領域。
技術介紹
含有有機硅彈性體的防污涂料已被開發出來用于“自清潔”船舶在水下的部分，這種涂料能夠有效的避免海洋生物的附著以及使得附著的海洋生物容易被剝離。由于聚硅氧烷具有許多特殊的性質，如高熱穩定性、抗紫外及抗氧化性、低表面能，疏水性以及生物相容性，被廣泛用于海洋防污涂料，其中最常用的聚硅氧烷為聚二甲基硅氧烷(PDMS)。然而，由于其低玻璃態轉化溫度，聚硅氧烷基涂料在室溫下的機械性能非常差，比如非常軟、容易破損、易被刮擦等，因此也造成了該涂料需要頻繁的重涂。 一種能有效改進聚硅氧烷涂料的機械性能的方法，是將聚硅氧烷與其他具有更好機械性能的聚合物例如，環氧樹脂或聚氨酯(PU)混合使用。聚硅氧烷和聚氨酯擁有截然不同的物理和機械性能，從而在許多領域有著非常普遍的應用。聚氨酯與聚硅氧烷(PDMS)結合后能夠使得所得到的防污涂層在機械性能、彈性、附著力和耐磨性等方面有著顯著的提高。然而，由于聚硅氧烷與聚氨酯高度不相容，簡單地將兩者物理混合容易產生嚴重的分相。并且，簡單地將聚硅氧烷與其他聚合物物理混合也會有耐久性問題。另一方面，若聚硅氧烷與聚氨酯之間充分相容也不利于形成具有微相分離和低表面能的防污涂料表面。如果聚硅氧烷/聚氨酯或聚硅氧烷/環氧樹脂之間在形成共價鍵交互相聯以避免宏觀相分離的同時，仍然能產生一定的微相分離，這時所得的防污涂層將可同時獲得更好的防污或污損自脫落性能以及更好的耐久性。在固化過程中，微相分離可以使得聚硅氧烷遷移到涂層的表面，形成具有特殊結構的表面，從而，即使在低聚硅氧烷濃度下，也能在給涂層帶來優秀的防污性能的同時保持卓越的力學性能。美國專利號6，313，335B1中描述了熱固性PU-PDMS分散體在防污涂料的應用。所提及的的涂層制備由以下混合物反應制得(A)多元醇；(B)聚異氰酸酯；(C)帶有能與聚異氰酸酯反應的官能團的聚有機硅氧烷。最后制得的漆膜具有優異的機械性能和污損脫落的性能。但是PU-PDMS涂料是由單包裝的聚多元醇和羥基或氨基的聚有機硅，和另一包裝的聚異氰酸酯組成的雙包裝熱固性體系。由于是雙包裝體系，固化時又需加熱，所以導致使用時不便，特別是對于難于加熱的大面積的施工。因此，對具有較低成本原材料，使用方便，更好的耐久性和容易固化(如濕氣固化)的新型單包裝涂料成為市場所需。硅烷封端的聚硅氧烷或聚氨酯樹脂在密封膠、膠粘劑或者黏合劑領域已被應用。美國專利號20050119421A1提供了一種用于膠粘劑和密封膠的可交聯的聚合物，包含硅烷封端的聚氨酯A，具有末端基團-L-CH2-SiR1a(C)R2) 3_a，其中L是一個二價連接基團，選自-O-C0-ΝΗ-.-Ν (R3) -CO-NH-和-S-CO-NH-。所述聚氨酯A也可以與三甲基硅封端的聚硅氧烷混合，后者作為增塑劑和用來調解體系的流變學性質。此種聚硅氧烷缺乏反應性，造成硅烷封端的聚氨酯A與三甲基硅封端的聚硅氧烷之間沒有形成化學鍵。固化后的聚合物混合顯示粘著性，不能用于不沾涂料或防污或污損自脫落涂料領域。在防污涂料領域，涂層表面形態與涂料化學組分一樣重要。表面結構可以影響涂層的外觀、附著力和生物兼容性。由于表面形態在涂層與海洋生物相互作用中扮演著關鍵的角色，因此構造合適的涂層表面結構對海洋防污涂料至關重要。專利技術者驚喜地發現了一種新型的單包裝海洋防污涂料組合物，這種涂料組合物在濕氣存在的條件下可以發生自交聯，在室溫下形成一個具有有機無機雜化網絡的涂層。該涂層具有優異的機械性能以及防污或污損自脫落性能。固化過程中，封端的硅烷發生水解、交聯，并在涂層表面產生微相分離。聚硅氧烷遷移到涂層表面，形成低表面能防污涂層所需要的一種獨特的表面結構。微相大小可以通過適當地選擇不同的硅烷化聚硅氧烷和聚氨酯的類型以及分子量來調節。由于聚硅氧烷表面能較低，因此更容易在表面富集。在此濕氣固化的I3U-PDMS涂層體系中，聚硅氧烷相傾向于從I3U相中分離，而兩相間Si-O-Si共價鍵 的存在限制了兩相發生進一步的宏觀相分離，只準許形成微相分離的結構。兩相的相容性在海洋防污涂層表面形態的形成中扮演了一個重要角色。因此，本專利技術的目的在于提供一種新型單包裝濕氣固化組合物，作為I3U-PDMS-Si基涂層，該涂層具有明確定義的微結構特征，能防止海洋生物附著，即使附著了也能使它們自脫落。
技術實現思路
本專利技術涉及一種單包裝濕氣固化組合物。所述組合物包含占組合物干重的重量百分比為10到99%的至少一種硅烷封端的聚氨酯，和I到90%的至少一種硅烷封端的聚硅氧烷，其中，所述硅烷封端的聚氨酯聚合物的至少一個末端基團具有通式-a-(ch2)^SiR1n(ORa) 3_n，其中A為氨酯或脲連接基團，R1選自C1J烷基、鏈烯基、烷氧基、氨烷基、芳香族或(甲基)丙烯酸烷氧基，R2是單取代或未取代的CV18烷基或C6-C2tl芳香族基團，m是I到60的整數，和η是O到I的整數；所述硅烷封端的聚硅氧烷可以是帶有可水解硅烷基團的聚硅氧烷，或是至少一種有機官能化聚硅氧烷與至少一種有機官能化硅烷的反應產物；所述組合物經濕氣固化后，可形成水接觸角度大于101°的表面。具體實施例方式本專利技術提供了一種新型濕氣固化組合物，其通過引入硅烷基團到單包裝聚氨酯-聚硅氧烷(PU-PDMS)體系，然后水解交聯成Si-O-Si鏈接以形成不同于現有技術中描述的有機-有機雜化網絡的有機無機雜化網絡。這種網絡結構，使涂層具有特定的表面結構以及低表面能和更好的機械性能。所述濕氣固化組合物包含至少一種硅烷封端的聚氨酯。本文中，術語“聚氨酯”指的是經氨酯基團或脲基團連接聚合物單元的樹脂。硅烷封端的聚氨酯可通過至少一種異氰酸酯官能化硅烷與一種或多種多元醇反應得到，或者至少一種具有反應活性官能團的硅烷與異氰酸酯或羥基官能化的預聚物反應得到，所述預聚物的官能團選自聚氨酯、聚脲、聚醚、聚酯、聚(甲基)丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、多胺或聚酰胺、聚乙烯酯類、苯乙烯或丁鄰二烯共聚物、聚烯烴、聚硅氧烷、聚硅氧烷-聚氨酯/聚脲共聚物。優選地，所述硅烷封端聚氨酯的數均分子量為500到100，000，更優選為800到50，OOO0本文中提到的“多元醇”是指帶有至少一個羥基的聚合物，例如，天然油多元醇(Nature oil polyol,簡稱NOP)、聚醚多元醇、丙烯酸類多元醇和聚酯多元醇基聚合物。適當的多元醇的例子包括聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚碳酸酯多元醇、丙烯酸類多元醇、聚丁二烯多元醇和聚硅氧烷多元醇。優選地，多元醇可選自天然油多元醇、合成丙烯酸類多元醇及其組合。適用于本專利技術的多元醇包括石油基聚醚、聚酯多元醇和天然來源的多元醇。由于NOP具有良好的疏水性及化學穩定性，尤其適用于制備本專利技術的組合物。所以，在一優選的具體實施方式中，本專利技術的娃燒封端聚氨酯來自于包含至少一·種每分子帶有至少一個羥基的天然油衍生的多元醇，其為下列反應物的反應產物(a)至少一種聚醚多元醇或脂肪酸衍生的多元醇，其由至少一種引發劑和一種含有至少45重量％的單不飽和脂本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種單包裝濕氣固化組合物，其特征在于，包含占組合物干重的重量百分比為10到99％的至少一種硅烷封端聚氨酯聚合物，和1到90％的至少一種硅烷封端聚硅氧烷聚合物；所述組合物經濕氣固化后，形成水接觸角度大于101°的表面。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳紅宇，黃炎，李艷香，約翰·羅珀三世，克里斯托弗·特克，杰拉爾德·范德贊德，張瑜，
申請(專利權)人：陶氏環球技術有限公司，羅門哈斯公司，
類型：發明
國別省市：
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