【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及涂料組合物，具體涉及一種水性聚氨酯分散液及其制備方法。
技術介紹
1、紙、塑料、金屬和玻璃是傳統上的四大包裝材料，其中紙質包裝和塑料包裝占據主導地位。由于塑料包裝材料需要幾十年甚至上百年才能降解，塑料污染已成為全球嚴峻的環境問題之一。紙制品很容易再漿回收、降解堆肥，是一種環保型包裝材料，近年來全球禁塑政策的實施，將在餐飲外賣、食品、醫藥日化、電子家電、工業品包裝、電商快遞、商超冷鏈等多個領域帶來代塑產品新需求，其中以紙制品及生物可降解產品為主。在未來，紙包裝產品需求將呈大幅增長，“以紙代塑”將成為塑料替代的中堅力量。
2、為了獲得對水、油等的阻隔性能，以及可熱封等性能，傳統上需要在原紙上淋一層塑料薄膜（淋膜），目前市場上絕大多數為聚乙烯（pe）淋膜。使用了聚乙烯淋膜的紙張異常堅強，放在水里泡不開，紙漿打不出來，聚乙烯淋膜與紙難以實現分離。由于這層聚乙烯塑料薄膜的存在，致使紙漿在回收過程中無法被成功提取，回收失敗。因此聚乙烯淋膜產品具有不可降解、不可再漿、回收困難的缺點。
3、面對行業的綠色環保需求，國外企業開發出了可降解塑料淋膜和水性涂層產品。
4、可降解塑料淋膜產品是在原紙上淋上可降解塑料（pla或bio-pbs），是一種可降解的環保產品，但是可降解塑料生產技術門檻高，成本高，阻礙了其推廣應用，而且，所謂的可降解塑料需要在比較苛刻的條件下（溫度、降解細菌等）才能完全降解，如果可降解塑料的降解沒有在一定的條件下進行，其降解速度與普通塑料無異。許多降解塑料不僅無法實現完全的生物降解
5、水性涂層產品是近幾年發展起來的一種用于替代傳統淋膜紙的新產品，但目前市場上的水性涂層產品普遍存在著熱封強度、阻隔性、抗粘連、可回收性等方面的不足。
技術實現思路
1、本專利技術所要解決的技術問題是提供一種水性聚氨酯分散液及其制備方法，這種水性聚氨酯分散液用于制造水性涂層紙（涂布在原紙上），獲得的紙制品具有良好的耐水性（低吸水性）、防滲漏性能、耐油脂性、熱封強度、抗粘連性及可回收性。采用的技術方案如下：
2、一種水性聚氨酯分散液，其特征在于由下述重量配比的原料制成：二異氰酸酯5-25%，聚合物二元醇5-20%，親水擴鏈劑1-5%，小分子多元醇1-10%，中和劑0.2-2%，催化劑0.01-0.1%，胺類擴鏈劑0.3-3%，烯烴基單體5-15%，甲基丙烯酸高級脂肪酯1-5%，乙烯-丙烯酸共聚樹脂0.3-3%，引發劑0.02-0.4%，有機膨潤土0.2-2%，水40-70%。
3、上述水作為分散劑，優選去離子水。
4、上述二異氰酸酯作為水性聚氨酯分散液的硬段部分，賦予涂層的強度、耐溫性等性能。優選上述二異氰酸酯是異佛爾酮二異氰酸酯（ipdi）、4,4′-二環己基甲烷二異氰酸酯（hmdi）、六亞甲基二異氰酸酯（hdi）、甲苯二異氰酸酯（tdi）、間苯二甲基異氰酸酯（m-xdi）、氫化苯二亞甲基二異氰酸酯（h-xdi）和二苯基甲烷二異氰酸酯（mdi）中的一種或其中多種的組合。
5、更優選上述二異氰酸酯是4,4′-二環己基甲烷二異氰酸酯（hmdi）、六亞甲基二異氰酸酯（hdi）和氫化苯二亞甲基二異氰酸酯（h-xdi）中的一種或其中多種的組合。h-xdi、hmdi和hdi可以降低聚氨酯的反應速度，同時保證預聚體分子量一致性和分子結構的規整性。
6、上述聚合物二元醇作為水性聚氨酯分散液的軟段組分，賦予涂層的柔韌性、附著力、耐溶劑性、可熱封性。優選上述聚合物二元醇是2官能團的聚酯二元醇或聚醚二元醇，例如聚碳酸酯二醇、聚己內酯二醇、丁二酸-1,4-丁二醇酯、聚乙二酸-六亞甲基二醇酯、聚己二酸-1,4-丁二醇酯、聚四氫呋喃醚二醇、聚氧乙烯醚二醇等，或者是聚乙二醇。優選上述聚合物二元醇的分子量為500-3000。更優選上述聚合物二元醇是具有結晶性的聚四氫呋喃醚二醇或聚碳酸酯二醇，其分子量mn（數均分子量）為3000。
7、優選上述親水擴鏈劑是2,2-二羥甲基丙酸或2,2-二羥甲基丁酸。親水性擴連劑在聚氨酯預聚體分子分子鏈上引入親水基團，將聚氨酯分子變成具有親水和親油性能的內乳化劑。
8、上述小分子多元醇是水性聚氨酯分散液的硬段組分，用于提高聚合物分子量及硬段含量，提高涂層的阻隔性能。優選上述小分子多元醇是乙二醇、新戊二醇、一縮二乙二醇、1,4-丁二醇、雙酚a、氫化雙酚a、對苯二酚二羥乙基醚和1,6-己二醇中的一種或其中多種的組合。更優選上述小分子多元醇是具有對稱性的二元醇，如乙二醇、1,4-丁二醇。
9、優選上述中和劑是三乙胺、氨水、氫氧化鈉、氫氧化鉀、二甲基乙醇胺或三乙醇胺。
10、上述催化劑用于催化異氰酸酯和聚酯二元醇、小分子擴鏈劑等的反應，使反應更加完全。上述催化劑可以是有機鉍類催化劑、二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫或異辛酸鉀催化劑；為安全及環保，優選有機鉍類催化劑。
11、上述胺類擴鏈劑在乳化后加入反應物料中，用于提高聚合物分子量及硬段含量，提高涂層內聚力，提高涂層的阻隔性能。優選上述胺類擴鏈劑是乙二胺、異氟爾酮二胺、n-(2-氨基乙基)乙醇胺、二環己基甲烷二胺或六亞甲基二胺；更優選乙二胺。
12、上述烯烴基單體是改性單體及反應性溶劑，可降低預聚體粘度、溶解有機膨潤土，改善涂層的熱封性、抗粘連性及阻隔等性能。烯烴基單體主要包括乙烯基單體和丙烯基單體，如甲基丙烯酸酯甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、馬來酸二丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、苯乙烯、乙烯基三甲氧基硅烷、叔碳酸乙烯酯、4-叔丁基環己烷丙烯酸酯、醋酸乙烯酯、馬來酸二甲酯、馬來酸二乙酯等。優選成膜性能好、弱極性或非極性烯類單體，如苯乙烯、馬來酸二甲酯、馬來酸二乙酯、馬來酸二丁酯等。
13、上述甲基丙烯酸高級脂肪酯是反應性甲基丙烯酸酯類單體，可以提高產品應用的阻水性能，改善抗粘連性。甲基丙烯酸高級脂肪酯是帶有烷基碳原子為12個或以上，如甲基丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸十六烷基酯等，優選甲基丙烯酸十八烷基酯。
14、上述乙烯-丙烯酸共聚樹脂能夠提高涂層的阻隔性能、耐溶劑性及可熱封性能。上述乙烯-丙烯酸共聚樹脂可以是丙烯酸含量為5-22%的乙烯-丙烯酸共聚樹脂，優選丙烯酸含量為18-22%的乙烯-丙烯酸共聚樹脂，如牌號為陶氏5990，杜邦2022、杜邦5980等。
15、上述引發劑是烯烴基單體和甲基丙烯酸高級酯聚合反應催化劑，采用金屬過氧化物引發劑，使烯烴基單體在同一活化能下引發聚合，分子鏈中烯烴基單體排列整齊，本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種水性聚氨酯分散液，其特征在于由下述重量配比的原料制成：二異氰酸酯5-25%，聚合物二元醇5-20%，親水擴鏈劑1-5%，小分子多元醇1-10%，中和劑0.2-2%，催化劑0.01-0.1%，胺類擴鏈劑0.3-3%，烯烴基單體5-15%，甲基丙烯酸高級脂肪酯1-5%，乙烯-丙烯酸共聚樹脂0.3-3%，引發劑0.02-0.4%，有機膨潤土0.2-2%，水40-70%。
2.根據權利要求1所述的水性聚氨酯分散液，其特征是：所述聚合物二元醇是聚碳酸酯二醇、聚己內酯二醇、丁二酸-1,4-丁二醇酯、聚乙二酸-六亞甲基二醇酯、聚己二酸-1,4-丁二醇酯、聚四氫呋喃醚二醇、聚氧乙烯醚二醇和聚乙二醇中的一種或其中多種的組合。
3.根據權利要求2所述的水性聚氨酯分散液，其特征是：所述聚合物二元醇的分子量為500-3000。
4.根據權利要求1所述的水性聚氨酯分散液，其特征是：所述親水擴鏈劑是2,2-二羥甲基丙酸或2,2-二羥甲基丁酸。
5.根據權利要求1所述的水性聚氨酯分散液，其特征是：所述小分子多元醇是乙二醇、新戊二醇、一縮二乙二醇、1,4-
6.根據權利要求1所述的水性聚氨酯分散液，其特征是：所述胺類擴鏈劑是乙二胺、異氟爾酮二胺、N-(2-氨基乙基)乙醇胺、二環己基甲烷二胺或六亞甲基二胺。
7.根據權利要求1所述的水性聚氨酯分散液，其特征是：所述烯烴基單體是甲基丙烯酸酯甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、馬來酸二丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、苯乙烯、乙烯基三甲氧基硅烷、叔碳酸乙烯酯、4-叔丁基環己烷丙烯酸酯、醋酸乙烯酯、馬來酸二甲酯和馬來酸二乙酯中的一種或其中多種的組合。
8.根據權利要求1所述的水性聚氨酯分散液，其特征是：
9.權利要求1所述的水性聚氨酯分散液的一種制備方法，其特征在于包括下述步驟：
10.根據權利要求9所述的水性聚氨酯分散液的一種制備方法，其特征在于：
...【技術特征摘要】
1.一種水性聚氨酯分散液，其特征在于由下述重量配比的原料制成：二異氰酸酯5-25%，聚合物二元醇5-20%，親水擴鏈劑1-5%，小分子多元醇1-10%，中和劑0.2-2%，催化劑0.01-0.1%，胺類擴鏈劑0.3-3%，烯烴基單體5-15%，甲基丙烯酸高級脂肪酯1-5%，乙烯-丙烯酸共聚樹脂0.3-3%，引發劑0.02-0.4%，有機膨潤土0.2-2%，水40-70%。
2.根據權利要求1所述的水性聚氨酯分散液，其特征是：所述聚合物二元醇是聚碳酸酯二醇、聚己內酯二醇、丁二酸-1,4-丁二醇酯、聚乙二酸-六亞甲基二醇酯、聚己二酸-1,4-丁二醇酯、聚四氫呋喃醚二醇、聚氧乙烯醚二醇和聚乙二醇中的一種或其中多種的組合。
3.根據權利要求2所述的水性聚氨酯分散液，其特征是：所述聚合物二元醇的分子量為500-3000。
4.根據權利要求1所述的水性聚氨酯分散液，其特征是：所述親水擴鏈劑是2,2-二羥甲基丙酸或2,2-二羥甲基丁酸。
5.根據權利要...
【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭少琴，謝進標，高文華，
申請(專利權)人：汕頭市鑫源化工科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。