[發明專利]高耐水解性的含二聚酸結構單元的水性聚氨酯及制備方法

有效

• 申請號: 201010565251.6
• 申請日: 2010-11-30
• 公開（公告）號: CN102127202A
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發明（設計）人: 許凱;劉新;付子恩;蘇江勛;陳鳴才
• 申請（專利權）人: 中科院廣州化學有限公司;佛山市功能高分子材料與精細化學品專業中心
• 主分類號: C08G18/68
• 分類號: C08G18/68;C08G18/12;C08G63/52;C08G63/54;C08J3/07;C09J175/14;C09D175/14;C09K3/10
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 裘暉

技術領域

本發明屬于聚氨酯領域，特別涉及一種高耐水解性的含二聚酸結構單元的水性聚氨酯及其制備方法。

背景技術

水性聚氨酯具有無毒，不燃，不污染環境的特性。然而，由于水性聚氨酯分子結構中含有親水基團，導致水性聚氨酯材料極容易吸收水分。水分滲透傳遞到水性聚氨酯分子結構中，對水性聚氨酯材料造成兩種影響：一、水對水性聚氨酯材料產生增塑作用。增塑后，水性聚氨酯分子內以及分子間的氫鍵作用下降，導致水性聚氨酯材料力學性能下降，材料形狀也可能變形。這是可逆過程；二、水性聚氨酯分子主鏈發生斷裂。主鏈結構斷裂后，水性聚氨酯的分子量降低，降低了力學強度，甚至會使聚氨酯材料完全失效。這是不可逆過程。耐水性不好和耐水解性差等問題均阻礙了水性聚氨酯在工業領域中的大規模應用，也使得水性聚氨酯在使用過程中可能成為潛在的危險體。

現階段，水性聚氨酯的原料來自石化資源。然而，隨著石化資源日益殆盡，水性聚氨酯的發展肯定會受到影響。利用天然可再生資源全部代替或部分代替聚氨酯的石化原料，可以解決受限于石化資源這一瓶頸。采用二聚酸全部代替或部分代替小分子二元酸合成聚氨酯的原料聚酯二元醇，既可以減少石化資源的使用，可持續發展，也可以提高水性聚氨酯的耐水解性、耐水性和熱穩定性。在提高聚氨酯的耐水性和使用二聚酸聚酯二元醇制備聚氨酯的方法公開于例如中國專利CN1496380A、CN101503611A、CN101613451A。然而，中國專利CN1496380A是將蓖麻油引入聚氨酯分子結構中，提高了聚氨酯的耐水性；中國專利CN101503611A和CN101613451A均涉及使用二聚酸，但其含量占混合二元酸不超過重量30％。

發明內容

針對上述現有技術存在的不足，本發明的首要目的在于提供一種高耐水解性的含二聚酸結構單元的水性聚氨酯；該水性聚氨酯不但不污染環境，對人體無害，而且具有高耐水性、高耐水解性和和優良的熱穩定性，另外，采用天然可再生資源二聚酸全部代替或部分代替小分子二元酸，減少石化資源的使用，同時也降低了水性聚氨酯的合成成本。

本發明的另一目的在于提供上述高耐水解性的含二聚酸結構單元的水性聚氨酯的制備方法。

本發明的再一目的在于提供上述高耐水解性的含二聚酸結構單元的水性聚氨酯的應用。

本發明的目的通過下述技術方案實現：一種高耐水解性的含二聚酸結構單元的水性聚氨酯，所述水性聚氨酯由以下按重量份數計的組分組成：

聚酯多元醇????????????????????100份

含羧基的小分子二醇????????????8～14份

二異氰酸酯????????????????????30～45份

擴鏈劑????????????????????????0.6～1.2份

中和劑????????????????????????9～11份

去離子水??????????????????????250～350份

有機溶劑??????????????????????32～50份

所述聚酯多元醇是由多元酸與小分子二元醇按官能團摩爾比COOH/OH＝1∶1.1～1∶1.7反應得到，所述多元酸是二聚酸和小分子二元酸的混合酸，且二聚酸占混合酸的重量30％～100％。

所述聚酯多元醇和含羧基的小分子二醇中的OH和二異氰酸酯中的NCO按官能團摩爾比OH/NCO＝1∶1～1∶1.9；所述含羧基的小分子二醇占水性聚氨酯中不揮發成分重量的5％～10％。

所述聚酯多元醇和含羧基的小分子二醇中的OH和二異氰酸酯中的NCO按官能團摩爾比OH/NCO＝1∶1～1∶1.6；所述聚酯多元醇是由多元酸與小分子二元醇按官能團摩爾比COOH/OH＝1∶1.2～1∶1.6反應得到；所述含羧基的小分子二醇占水性聚氨酯中不揮發成分重量的6％～8％。

所述小分子二元醇優選為新戊二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、乙二醇、一縮二乙二醇和一縮二丙二醇中一種以上混合；所述小分子二元酸優選為己二酸、間苯二甲酸和對苯二甲酸中的一種以上混合。

所述小分子二元醇更加優選為新戊二醇和一縮二乙二醇中的一種或兩種混合。

所述聚酯多元醇按以下方法制備得到：將多元酸和小分子二元醇混合，在氮氣氣氛下攪拌升溫，在120℃～175℃反應3～5h后，升溫至190℃～210℃，再反應3～5h；取樣測酸值，待酸值小于20mgKOH/g，停止通氮氣，進行抽真空，待酸值小于或等于1mgKOH/g時，停止反應。