[發明專利]紫外固化軟段含離子陽離子水性聚氨酯分散液及制備方法

無效

• 申請號: 201110360265.9
• 申請日: 2011-11-15
• 公開（公告）號: CN102504527A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 方舟;周萌;仲建峰;董擎之
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C08L75/08
• 分類號: C08L75/08;C08L75/06;C08G18/75;C08G18/73;C08G18/76;C08G18/67;C08G18/48;C08G18/32;C08G18/34;C08G18/42;C08J3/03
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技術領域

本發明涉及一種紫外光固化水性陽離子聚氨酯分散液及其制備方法，特別是軟段含陽離子多元醇及其制備方法。

背景技術

聚氨酯是一種軟段和硬段交替連接的嵌段聚合物，其中低聚物多元醇構成了聚合物的軟段，異氰酸酯與小分子擴鏈劑反應構成了聚合物的硬段。由于環保要求，水性聚氨酯(WPU)的應用范圍越來越廣。水性聚氨酯以水作為分散介質，具有無毒、不燃、環保、節能等特點。水性聚氨酯根據其引入的基團帶電性不同，可分為陰離子型、陽離子型、非離子型和兩性型。引入的親水基團為羧基和磺酸基的屬陰離子型；親水基團是叔胺基的屬陽離子型；親水基團為水溶性的聚乙二醇或采用含氧化乙烯鏈節的親水性共聚醚的屬非離子型。根據分散狀態水性聚氨酯可分為聚氨酯乳液(粒徑＞0.1um)、聚氨酯分散液(粒徑在0.001um～0.1um)、聚氨酯水溶液(粒徑＜0.001um)。

對于水性聚氨酯，目前國內外的研究主要放在硬段含離子的聚氨酯乳液及其改性方法上，但合成的水性聚氨酯多存在蒸發潛熱高、干燥速度慢、對非極性基材潤濕性差、初黏性低、耐水性差，耐熱性不好等問題。

對于陰離子水性聚氨酯的研究報道非常多，其產品也已實現了工業化，但對陽離子水性聚氨酯的研究報道還相對較少。這主要是因為陽離子水性聚氨酯一般為季銨鹽型，將預聚體進行季銨鹽化的工序比較復雜，成本較高，有時候乳化產品不夠穩定，所以給工業化生產帶來困難。

陽離子型水性聚氨酯的骨架上帶有陽離子，使其具有獨特的性能，在皮革、涂料、紡織和造紙等領域有著較好的應用。此外，陽離子水性聚氨酯對水的硬度不敏感，可以在酸性條件下使用。因此，開發出性能優異，乳化產品穩定的陽離子水性聚氨酯，其市場前景非常廣闊。

發明內容

本發明要解決的問題是針對上述問題提供一種可紫外光固化軟段含離子的陽離子水性聚氨酯分散液及其制備方法。這種軟段含離子的陽性水性聚氨酯具有固含量高、乳液穩定、固化快、耐水性好、耐熱性好的特點，能在材料更薄的情況下保證力學性能，節約原材料，具有優異的性能。

本發明為解決上述問題所采用的解決方案為制備了一種軟段含離子的紫外光固化陽離子水性聚氨酯分散液。

本發明提供的紫外光固化陽離子水性聚氨酯分散液的成份包括：

所述的百分數為質量百分數

為合成所述的紫外光固化陽離子水性聚氨酯預聚物，提供了一系列新型軟段含離子的低聚物多元醇，其結構可以為如下A、B結構通式所示：

A：

其中R₁、R₂和R₃為以下結構中的一種或多種(下同)；

R₁為：

又或

R₂為：

又或

其中a＝2，4，6。n≥1，為整數。

R₃為H，或為C₁-C₆的直鏈烷基，或端基為羥基(-OH)的C₁-C₆的直鏈伯醇，或端基為芐基的C₁-C₆的直鏈烷基。

B：

本發明中的上述的離子軟段多元醇是通過將具有對稱結構的二異氰酸酯和陽離子型小分子親水擴鏈劑反應，獲得以-NCO基團封端的聚合物，再進一步與小分子量低聚物多元醇反應生成-OH基團封端的低聚物多元醇制備的，其特征在于包括有以下步驟：

1)取具有上述R₁結構的二異氰酸酯加入到裝有攪拌器、溫度計和恒壓滴液漏斗的反應容器中，反應裝置置于水浴中，另取具有前述R₃結構的陽離子型小分子親水擴鏈劑加入恒壓滴液漏斗中，滴入反應容器中，30-60分鐘滴加完畢。其中二異氰酸酯與陽離子型小分子親水擴鏈劑的摩爾比為2∶1。

2)待陽離子型親水擴鏈劑滴加完畢后，將反應容器中的反應溫度升至65℃，保溫1小時，而后升至75℃，保溫2-8小時，測定體系中游離的異氰酸酯含量達到理論值時停止反應，將上述聚合物降溫至40℃待用。