改性WPU涂层薄膜的制备方法技术领域
本发明涉及合成树脂及塑料技术领域，具体涉及一种改性WPU涂层薄膜的制备方
法。
背景技术
水性聚氨酯(WPU)以水为分散介质，不燃、无毒、对环境污染小、省资源，在涂料、胶
黏剂和油墨等领域得到广泛应用，并在逐步取代溶剂型聚氨酯。WPU包括聚氨酯水溶液、水
分散液和水乳液三种，按照亲水性基团的电荷性质，WPU又可分为阴离子型、阳离子型和非
离子型。由于WPU分子链中含有亲水基团，所以耐水性并不理想。与传统的溶剂型聚氨酯相
比，涂膜的力学性能和表面性能都有待改进。聚硅氧烷具有特殊的表面性能、耐化学药品腐
蚀性、疏水性、电绝缘性等优点。在聚硅氧烷的侧基或端基引入的官能团一般可分为两类：
一类是官能基连在硅原子上，称为硅官能基，这种聚硅氧烷易制备，活性大，但生成的共聚
物水解稳定性差；另一类是官能基连在与硅原子相连接的有机基上，称为碳官能基，这种聚
硅氧烷硅碳相连，稳定性好，更具有实际应用价值。在聚硅氧烷链段中引入羟烃基使之成为
活性聚硅氧烷再作为聚氨酯的软段，是将聚硅氧烷的优点带人WPU的有效手段。
发明内容
本发明旨在提出一种改性WPU涂层薄膜的制备方法。
本发明的技术方案在于：
改性WPU涂层薄膜的制备方法，包括如下步骤：
（1）合成封端剂四甲基二硅氧烷：
氮气保护，在圆底三口烧瓶中依次加入8．14 g镁粉，50 mL甲基二氯硅烷和140 mL四氢
呋喃，瓶中液体为灰黑色；再加入0．54mL碘乙烷和碘，同时开始缓慢加热升温至65℃，四氢
呋喃开始回流，出现大量泡沫，持续约2 h后，瓶中液体变为黄色，泡沫减少；再加热回流1h
后降温，过滤，用苯洗涤滤渣，再过滤，滤液呈黄绿色；蒸馏滤液，除去溶剂苯和未反应的二
甲基二氯硅烷；在蒸馏残液中滴入盐酸催化水解，保持搅拌48 h；用质量分数为5％碳酸钠
溶液洗涤，分液，上层用无水碳酸钠干燥后减压蒸馏，收集58℃馏分，得到的即为目的产物
四甲基二硅氧烷；
（2）合成羟烃基聚硅氧烷：
在圆底三口烧瓶中加入四甲基二硅氧烷和八甲基环四硅氧烷，加入催化剂以保持体系
的碱性状态；氮气置换后搅拌，缓慢升温加热至80℃，四甲基二硅氧烷开始开环聚合；约1 h
后溶液黏度逐渐增加；降低温度至65℃，保持搅拌，反应约20 h后，得到羟基封端的羟烃基
聚硅氧烷，停止加热；用蒸馏水洗涤反应产物，分液，直至洗出液体呈中性；收集上层液体，
50 ℃真空干燥7 h；
（3）合成羟烃基聚硅氧烷改性WPU：
在圆底三口烧瓶中加入羟烃基聚硅氧烷与MDI，并加入丙酮溶剂；氮气保护，加热升温
至丙酮回流，反应一定时间，羟烃基聚硅氧烷的羟基与MDI的异氰酸基反应生成聚硅氧烷改
性的聚氨酯预聚体；之后加入聚醚210，DMPA，BD扩链至反应终止，生成目的产物改性WPU；降
温至室温后，加入TEA并加水高速分散，减压抽出丙酮，得到羟烃基聚硅氧烷改性WPU分散
体；把聚碳酸酯板裁成7cm×7cm，洗净后晾干，再在其上边分别涂上羟烃基聚硅氧烷改性
WPU乳液，自然晾晒24 h，其后重复涂膜两次，每次间隔24 h，涂膜结束后，复晾晒48 h，即得
到改性WPU涂层薄膜。
本发明的技术效果在于：
本发明制成的改性WPU涂层薄膜稳定性优异，在聚碳酸酯板上涂膜的附着力良好，而硬
度范围的跨度相当大。
具体实施方式
改性WPU涂层薄膜的制备方法，包括如下步骤：
（1）合成封端剂四甲基二硅氧烷：
氮气保护，在圆底三口烧瓶中依次加入8．14 g镁粉，50 mL甲基二氯硅烷和140 mL四氢
呋喃，瓶中液体为灰黑色；再加入0．54mL碘乙烷和碘，同时开始缓慢加热升温至65℃，四氢
呋喃开始回流，出现大量泡沫，持续约2 h后，瓶中液体变为黄色，泡沫减少；再加热回流1h
后降温，过滤，用苯洗涤滤渣，再过滤，滤液呈黄绿色；蒸馏滤液，除去溶剂苯和未反应的二
甲基二氯硅烷；在蒸馏残液中滴入盐酸催化水解，保持搅拌48 h；用质量分数为5％碳酸钠
溶液洗涤，分液，上层用无水碳酸钠干燥后减压蒸馏，收集58℃馏分，得到的即为目的产物
四甲基二硅氧烷；
（2）合成羟烃基聚硅氧烷：
在圆底三口烧瓶中加入四甲基二硅氧烷和八甲基环四硅氧烷，加入催化剂以保持体系
的碱性状态；氮气置换后搅拌，缓慢升温加热至80℃，四甲基二硅氧烷开始开环聚合；约1 h
后溶液黏度逐渐增加；降低温度至65℃，保持搅拌，反应约20 h后，得到羟基封端的羟烃基
聚硅氧烷，停止加热；用蒸馏水洗涤反应产物，分液，直至洗出液体呈中性；收集上层液体，
50 ℃真空干燥7 h；
（3）合成羟烃基聚硅氧烷改性WPU：
在圆底三口烧瓶中加入羟烃基聚硅氧烷与MDI，并加入丙酮溶剂；氮气保护，加热升温
至丙酮回流，反应一定时间，羟烃基聚硅氧烷的羟基与MDI的异氰酸基反应生成聚硅氧烷改
性的聚氨酯预聚体；之后加入聚醚210，DMPA，BD扩链至反应终止，生成目的产物改性WPU；降
温至室温后，加入TEA并加水高速分散，减压抽出丙酮，得到羟烃基聚硅氧烷改性WPU分散
体；把聚碳酸酯板裁成7cm×7cm，洗净后晾干，再在其上边分别涂上羟烃基聚硅氧烷改性
WPU乳液，自然晾晒24 h，其后重复涂膜两次，每次间隔24 h，涂膜结束后，复晾晒48 h，即得
到改性WPU涂层薄膜。
其中，MDI为二苯甲烷二异氰酸酯，DMPA为二羟甲基丙酸，BD为1，4丁二醇，TEA为三
乙胺。