一種水性聚氨酯的制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種水性聚氨酯的制備方法，其特征在于，包括：第一步：在聚醚二元醇或/和聚酯二元醇中加入二異氰酸酯和擴(kuò)鏈劑，在70-80℃，攪拌反應(yīng)1-4小時(shí)，降溫至30-40℃，加入中和劑進(jìn)行中和，用丙酮調(diào)節(jié)粘度，得到預(yù)聚物；第二步：向預(yù)聚物中加入蒸餾水，攪拌乳化分散，加入磺酸型擴(kuò)鏈劑，攪拌反應(yīng)0.5-4小時(shí)，減壓蒸餾，脫去丙酮，即得到水性聚氨酯。本發(fā)明專利技術(shù)制得的新型水性聚氨酯強(qiáng)度高，乳液分散穩(wěn)定性好，操作工藝簡單，對(duì)環(huán)境友好，并且易于規(guī)模化生產(chǎn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種水性聚氨酯的制備方法，屬于化學(xué)合成

技術(shù)介紹
自20世紀(jì)90年代工業(yè)化以來，水性聚氨酯以其優(yōu)良的性能在輕紡、皮革加工行業(yè)應(yīng)用廣泛。隨著人們環(huán)保意識(shí)以及環(huán)保法規(guī)的加強(qiáng)，環(huán)境友好的水性聚氨酯的研究、開發(fā)日益受到重視，正在逐步占領(lǐng)溶劑型聚氨酯的市場，代表著涂料、黏合劑的發(fā)展方向。目前，工業(yè)上制備羧酸鹽型水性聚氨酯，最常用的是陰離子型擴(kuò)鏈劑2，2-二羥甲基丙酸(DMPA)。下式是DMPA的分子結(jié)構(gòu)式：但DMPA熔點(diǎn)高(160-175℃)，很難加熱溶解，這就需加入助溶劑，如N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)。([1]Zhang?GX，Zou?MX，Wang?SJ，Zhang?ZC.Radiation?induced?dispersion?polymerization?of?methyl?methacrylate?using?waterborne?polyurethane?as?stabilizer.Polym?Int2006；55(9)：1099-103.[2]Lee?H-T，H?wang?J-J，Liu?H-J.Effects?of?ionic?interactions?between?clay?and?waterborne?polyurethanes?on?the?structure?and?physical?properties?of?their?nanocomposite?dispersions.J?Polym?Sci?Part?A：Polym?Chem?2006；44(19)：5801-7.[3]Yen?M-S，Kuo?S-C.PCL-PEG-PCL?triblock?ester-ether?copolydiol-based?waterborne?polyurethane.II.Effect?of?NCO/OH?mole?ratio?and?DMPA?content?on?the?physical?properties.J?Appl?Polym?Sci?1998；67(7)：130-11)。由于NMP、DMF的沸點(diǎn)高，制備的水性聚氨酯很難除去，給生產(chǎn)過程帶來安全隱患.[4]許戈文.水性聚氨酯材料[M].北京：化學(xué)化工出版社，2006。為此，申請(qǐng)人利用開環(huán)加成原理：在一定條件下，活潑基團(tuán)(-OH或-NH2)引發(fā)環(huán)狀活潑單體開環(huán)反應(yīng)。以2，2-二羥甲基丙酸(DMPA)為起始劑，引發(fā)環(huán)狀活潑單體開環(huán)反應(yīng)。將活潑單體：CL(己內(nèi)酯)，EO(環(huán)氧乙烷)，PO(環(huán)氧丙烷)，THF(四氫呋喃)與DMPA(DMBA)的活潑基團(tuán)(-OH)發(fā)生開環(huán)反應(yīng)，從而改變DMPA的結(jié)晶形態(tài)，使其易溶于聚醚或聚酯多元醇體系，從而提升產(chǎn)品的環(huán)保性能和生產(chǎn)工藝的安全性。該技術(shù)已獲國家專利技術(shù)專利(CN103214668B：一種用于水性聚氨酯的新型擴(kuò)鏈劑的制備方法)。但用其制備的水性聚氨酯的力學(xué)強(qiáng)度相比于由DMPA制備的水性聚氨酯明顯偏低。與羧酸鹽型水性聚氨酯相比，磺酸型水性聚氨酯由于磺酸基團(tuán)為強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽，離子化強(qiáng)度高，可以制得的水性聚氨酯固含量比較高，并且貯存穩(wěn)定，并且磺酸型水性聚氨酯具備更高的強(qiáng)度、且耐水性和耐熱性更好。([4]Yen?Meng?shung，Tsai?Ping?yuan.Effects?of?soft?segments?on?the?surface?properties?of?polydimethylsiloxane?waterborne?polyurethane?prepolymer?blends?and?treated?nylon?fabrics[J].Journal?of?Applied?Polymer?Science，2010，115(6)：3550-3558.[5]李偉.高固含量水性聚氨酯的合成與性能研究[D].太原：中北大學(xué)，2012.1-9.[3]Vilas?D?Athawale，Drmakant?V?Nimbalkar.Emulsifyable?air?drying?urethane?alkyds[J].Progress?in?Organic?Coatings，2010，67(1)：66-71.)。但是磺酸型擴(kuò)鏈劑目前在工業(yè)中使用不多。主要因?yàn)榛撬嵝蛿U(kuò)鏈劑中所含的水分會(huì)導(dǎo)致水性聚氨酯制備過程的不易控制。([6]美國專利US-5432228.[5]陳軍，磺酸基/羧基復(fù)合型水性聚氨酯研究進(jìn)展，熱固性樹脂[J].2014，29(1)：61-65)[7]黃中元，孫東成.基于磺酸鹽的水性聚氨酯研究進(jìn)展[J].中國膠粘劑，2008，17(10)：50-54.[8]Yen?Meng?shung，Tsai?Ping?yuan.Effects?of?soft?segments?on?the?surface?properties?of?polydimethylsiloxane?waterborne?polyurethane?prepolymer?blends?and?treated?nylon?fabrics[J].Journal?of?Applied?Polymer?Science，2010，115(6)：3550-3558.[9]Vilas?hawale，Drmakant?Nimbalkar.Emulsify-able?air?drying?urethane?alkyds[J].Progress?in?Organic?Coatings，2010，67(1)：66-71.[10]李偉.高固含量水性聚氨酯的合成與性能研究[D].太原：中北大學(xué)，2012.1-9)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種固含量高，分散穩(wěn)定性好，強(qiáng)度高的水性聚氨酯的制備方法。為了達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)提供了一種水性聚氨酯的制備方法，其特征在于，包括：第一步：在聚醚二元醇或/和聚酯二元醇中加入二異氰酸酯和擴(kuò)鏈劑，在70-80℃，攪拌反應(yīng)1-4小時(shí)，降溫至30-40℃，加入中和劑進(jìn)行中和，用丙酮調(diào)節(jié)粘度，得到預(yù)聚物；第二步：向預(yù)聚物中加入蒸餾水，攪拌乳化分散，加入磺酸型擴(kuò)鏈劑，攪拌反應(yīng)0.5-4小時(shí)，減壓蒸餾，脫去丙酮，即得到水性聚氨酯。優(yōu)選地，所述的第一步中的擴(kuò)鏈劑由公開號(hào)為CN103214668B、名稱為《一種用于水性聚氨酯的擴(kuò)鏈劑的制備方法》所記載的制備方法制備得到。優(yōu)選地，所述的第一步中的擴(kuò)鏈劑為2，2-二羥甲基丙酸與己內(nèi)酯的加成產(chǎn)物或2，2-二羥甲基丁酸與己內(nèi)酯的加成產(chǎn)物。優(yōu)選地，所述的聚酯二元醇為聚己二酸-1，4-丁二醇酯、聚己二酸-1，6-丁二醇酯、聚ε-己內(nèi)酯和聚本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種水性聚氨酯的制備方法，其特征在于，包括：第一步：在聚醚二元醇或/和聚酯二元醇中加入二異氰酸酯和擴(kuò)鏈劑，在70?80℃，攪拌反應(yīng)1?4小時(shí)，降溫至30?40℃，加入中和劑進(jìn)行中和，用丙酮調(diào)節(jié)粘度，得到預(yù)聚物；第二步：向預(yù)聚物中加入蒸餾水，攪拌乳化分散，加入磺酸型擴(kuò)鏈劑，攪拌反應(yīng)0.5?4小時(shí)，減壓蒸餾，脫去丙酮，即得到水性聚氨酯。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種水性聚氨酯的制備方法，其特征在于，包括：
第一步：在聚醚二元醇或/和聚酯二元醇中加入二異氰酸酯和擴(kuò)鏈劑，在
70-80℃，攪拌反應(yīng)1-4小時(shí)，降溫至30-40℃，加入中和劑進(jìn)行中和，用丙酮
調(diào)節(jié)粘度，得到預(yù)聚物；
第二步：向預(yù)聚物中加入蒸餾水，攪拌乳化分散，加入磺酸型擴(kuò)鏈劑，攪拌
反應(yīng)0.5-4小時(shí)，減壓蒸餾，脫去丙酮，即得到水性聚氨酯。
2.如權(quán)利要求1所述的水性聚氨酯的制備方法，其特征在于，所述的第一步中
的擴(kuò)鏈劑由公開號(hào)為CN103214668B、名稱為《一種用于水性聚氨酯的擴(kuò)鏈劑
的制備方法》所記載的制備方法制備得到。
3.如權(quán)利要求1所述的水性聚氨酯的制備方法，其特征在于，所述的第一步中
的擴(kuò)鏈劑為2，2-二羥甲基丙酸與己內(nèi)酯的加成產(chǎn)物或2，2-二羥甲基丁酸
與己內(nèi)酯的加成產(chǎn)物。
4.如權(quán)利要求1所述的水性聚氨酯的制備方法，其特征在于，所述的聚酯二元
醇為聚...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳大俊，吳鍵儒，萬婷，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：東華大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：上海;31