[發明專利]水性陽離子聚氨酯熱熔膠預聚體及其乳液的生產方法

有效

• 申請號: 200910069161.5
• 申請日: 2009-06-05
• 公開（公告）號: CN101565494A
• 公開（公告）日: 2009-10-28
• 發明（設計）人: 李春剛;鹿秀山;潘換明;鄭江東;劉柏松;王毅;郭平勝;王傳增
• 申請（專利權）人: 天津博苑高新材料有限公司
• 主分類號: C08G18/72
• 分類號: C08G18/72;C08G18/32;C08G18/12;C09J175/04;C08G18/73;C08G18/76;C08G18/75
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 王 麗

技術領域

本發明涉及一種水性陽離子聚氨酯熱熔膠預聚體及其乳液的生產方法。更具體的說，本發明涉及一種工藝成熟簡單，制備能夠長期貯存的水性陽離子聚氨酯熱熔膠乳液的生產方法。

背景技術

迄今為止，水性聚氨酯形成了幾種較為成熟的制備方法，如丙酮法，預聚體分散法，熔融分散法，酮亞胺和酮連氮法等。現今水性陰離子聚氨酯乳液合成工藝已經日益成熟，乳液可以穩定貯存相當長的一段時間。而陽離子聚氨酯乳液的一大難題就是制備預聚體后成鹽乳化困難，國內外大部分報道都是利用冰醋酸作為中和劑成鹽，一是將冰醋酸加入到預聚體中先成鹽再分散；二是將冰醋酸或其他一元酸溶于水中，預聚體在水中同時成鹽擴鏈，但是制得的陽離子聚氨酯乳液很難長時間的貯存。由于冰醋酸是弱酸，其成鹽性能較其他類一元強酸差些，這就需要尋找合適的一元強酸，在滿足與陽離子親水基團成鹽的同時，保證陽離子聚氨酯乳液的穩定性。

發明內容

本發明旨在研究出一種工藝穩定簡單、能夠長期貯存的水性陽離子聚氨酯熱熔膠乳液的生產方法。發明人在試驗中發現，采用氨基磺酸分散在水中作為中和劑，能有效地延長合成的陽離子聚氨酯乳液的貯存穩定時間，在國內的研究期刊和文章中未見到相關報道；反應后期在預聚體中加入三異氰酸酯單體，保證了預聚體在水中分散前有較低的粘度，預聚體在水中分散后生成較大的交聯度，而分散過程中體系的粘度變化不大，這在很大程度上簡化了合成工藝，降低了能源損耗；采用氨基磺酸與一元有機酸共同作為中和劑，則有效地提高了涂膜的光滑手感。本發明即基于上述發現而完成的。

本發明的目的是提出一種水性陽離子聚氨酯熱熔膠乳液的生產方法，通過前期制備高分子量的陽離子聚氨酯預聚體，向預聚體中加入一定比例的中和劑或不加，再向預聚體中加入三異氰酸酯單體；將另一種中和劑分散到水中，再將預聚體分散在水中同時成鹽擴鏈交聯。最后得到性能優異、貯存穩定的水性陽離子聚氨酯熱熔膠乳液。

本發明的水性陽離子聚氨酯預聚體，其特征是組分和質量份數含量如下

低聚物二元醇????35～80份

二異氰酸酯單體??17～50份

陽離子親水擴鏈劑3～15份

采用通常的方法，將以上幾種原料共混，在70～90℃反應1～5h。

所述的低聚物二元醇可選擇聚酯類、聚醚類、聚碳酸酯類低聚物二元醇的一種或兩種以上混合，其中聚酯類包括聚己二酸丁二醇酯(PBA)、聚己二酸己二醇酯(PHA)、聚己二酸新戊二醇酯(PNA)等；聚醚類包括聚丙二醇(PPG)、聚乙二醇(PEG)、聚四氫呋喃醚二醇(PTMEG)；聚碳酸酯類包括作為軟段的1，6-己二醇(HDO)的含量由0～100％的聚碳酸酯(PCDL)系列；優選聚四氫呋喃醚二元醇和聚碳酸酯二元醇(軟段的HDO含量為100％)共混使用。所述的低聚物二元醇的分子量為1000～5000，優選2000～3000。

所述的二異氰酸酯單體選擇異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、氫化二苯甲烷二異氰酸酯(HMDI)耐黃變類單體。

所述的陽離子親水擴鏈劑為N-甲基二乙醇胺(MDEA)。

本發明的水性陽離子聚氨酯熱熔膠預聚體制備水性陽離子聚氨酯熱熔膠乳液的生產方法，步驟如下：

(1)向預聚體中加入1～5份的第一種中和劑或者不加；

(2)向(1)產物中加入1～10份的三異氰酸酯單體；

(3)將2.4～12份第二種中和劑分散到120～300份的水中；

(4)將(2)產物分散在(3)產物中，得到固體含量25～40％的水性聚氨酯熱熔膠乳液。

所述的三異氰酸酯單體選擇六亞甲基二異氰酸酯三聚體(HDT)、甲苯二異氰酸酯三聚體(TDT)、異佛爾酮二異氰酸酯三聚體(IPDT)、二苯甲烷二異氰酸酯三聚體(MDT)。

所述的第一種中和劑可選擇一元有機酸類如醋酸、氯乙酸、乙醇酸；第二種中和劑可選擇酸一元無機酸類如鹽酸、氨基磺酸。

本發明于通過前期制備高分子量的陽離子聚氨酯預聚體，向預聚體中加入一定比例的中和劑或不加，加入一定比例的中和劑會提高熱熔膠產品涂膜的光滑手感，而對乳液貯存穩定性影響不大；再向預聚體中加入三異氰酸酯單體；將另一種中和劑分散到水中，再讓預聚體在水中同時成鹽擴鏈交聯。