[發明專利]一種水性溫敏智能型聚氨酯防水透濕涂層劑的制備方法

有效

• 申請號: 201210132503.5
• 申請日: 2012-04-28
• 公開（公告）號: CN102633976A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 李杰;羅運軍;雷海波
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: C08G18/66
• 分類號: C08G18/66;C08G18/48;C08G18/32;D06M15/568
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技術領域

本發明涉及一種水性溫敏智能型聚氨酯防水透濕涂層劑及其制備方法，屬于紡織化工技術領域。

背景技術

研究表明，當人體處于熱平衡時，感覺舒適的皮膚平均溫度為32～34℃，在身體任何部位的皮膚溫度與皮膚平均溫度差在1.5～3.0℃時，人體感覺不冷不熱，若溫度差超過4.5℃，人體將有冷暖感，因此，本發明是根據人體的這一特點研制能對人體溫度變化做出積極響應的智能型防水透濕織物涂層劑。

智能型防水透濕聚氨酯膜透濕機理在于：形狀記憶型聚氨酯分子鏈的微布朗運動在臨界溫度(Tc)附近有突躍變化，自由體積大小和自由體積分數也發生突躍，使水汽分子透過速度在溫度Tc附近也發生明顯變化，將形狀記憶聚氨酯的Tc調節到人體適宜溫度范圍內，即使得該聚氨酯膜的防水透濕性具有了智能性，即低溫時防風保暖，高溫時防水透濕。

智能型防水透濕聚氨酯涂層劑的最大特點在于其溫敏性，是目前透濕性聚氨酯膜研究的前沿，至今溫度靈敏度較高的防水透濕聚氨酯透濕膜報道還較少。

傳統的防水織物通常是由涂有各種合成橡膠的織物制成的，這類織物有非常優越的防雨性，但卻沒有透濕性。人們穿著這類織物的服裝在野外活動如登山、賽跑等激烈活動時，產生的大量汗液就無法以蒸氣形式排出，而在服裝內部形成冷凝水，使人體感到粘濕、發悶等不舒適。現有公布的智能型防水透濕聚氨酯涂層劑，如專利CN101709197A公布的一種溫敏型的親水性交聯結晶型聚氨酯涂層劑及其制備方法與應用，該聚氨酯涂層劑是利用預聚體法以4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯(純MDI)為硬段，以聚酯或聚醚多元醇聚酯類為軟段，其整理過涂層織物的透濕性對環境溫變的響應范圍約為17.0～28.0℃，此溫度范圍偏低，不太適于人體適宜溫度變化的需要。另外，如周虎等人公布的雙開關溫敏聚氨酯膜的制備及其透汽性研究，研究制備出三種不同軟段結構的溫敏聚氨酯并將其進行共混，得到雙開關溫敏聚氨酯膜，透汽性最高僅為1000g·m^-2d^-1，透濕效果一般。

發明內容

本發明的目的是為了解決傳統聚氨酯涂層劑存在透汽性差，且敏感溫度不適應人體溫度等缺點，而提供一種水性智能型聚氨酯防水透濕涂層劑的制備方法。本發明通過選擇聚氨酯軟段和硬段，并通過選擇合適的原料、比例和反應條件等，合成一種嵌段聚醚基聚氨酯(PTPE-PU)，從而制備更適合人體溫度舒適度需要的溫敏型，且集防水與透濕功能于一體的織物涂層劑。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

本發明以聚四氫呋喃醚、聚乙二醇為原料合成的嵌段聚醚(PTPE)為軟段，以二異氰酸酯(ADI)為硬段，合成制備的嵌段聚醚基聚氨酯(PTPE-PU)，并將PTPE-PU制成膜，該涂層劑具有溫敏防水透濕性能。

本發明的一種水性溫敏智能型聚氨酯防水透濕涂層劑的制備方法，具有操作步驟如下：

步驟(1)PTPE的合成

①將聚四氫呋喃與聚乙二醇按照摩爾比為1∶1～5∶1的比例關系混合后加熱至融化，在氮氣環境下攪拌反應15～25分鐘后，將濃硫酸或濃鹽酸按照占總質量為3～5％的比例關系滴加到反應體系中，并升溫至100～130℃，升溫后停止通氮氣，并抽真空，保溫反應3～6小時。優選聚四氫呋喃醚和聚乙二醇的質量比為2.4∶1。

②將上述反應液撤去真空，加入離子水，煮1～1.5小時；

③再向反應液中加入堿進行中和，反應1～2小時。所述的堿為氫氧化鈣、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種，加入的堿與反應體系中酸的摩爾比大于1。

④將中和后的反應液在100～120℃下減壓蒸餾3～6.5小時，得到渾濁的粘稠液體，加入溶劑進行稀釋，降低粘度，得到無色透明液體。所述的溶劑為乙醇或丙酮。

⑤最后根據所選溶劑確定需溫度對反應液進行減壓蒸餾2～3小時，得到的PTPE溶液。

⑥在攪拌條件下，將得到的PTPE溶液升溫至90～105℃，抽真空除水3～6小時，得到所需PTPE。

步驟(2)PTPE-PU的制備

制備PTPE-PU所需的各組分原料的質量百分比如下：

PTPE：????52～65％

ADI：?????25～40％

催化劑：??0.05～0.5％

乳化劑：??1.5～3.2％

擴鏈劑：??3.1～4.5％

中和劑：??2.4～4.5％

PTPE-PU的具體制備步驟如下：