[發明專利]一種環氧聚氨酯乳液的制備方法

有效

• 申請號: 201210520640.6
• 申請日: 2012-12-05
• 公開（公告）號: CN102993402A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 趙艷娜;郭盾
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C08G18/66
• 分類號: C08G18/66;C08G18/58;C08G18/48;C08G18/42;C08G59/04;C08G59/06;C09J175/08;C09J175/06;C09D175/08;C09D175/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

技術領域

本發明屬于精細化學品及其制備技術領域，特別涉及一種水性環氧聚氨酯乳液及其制備方法。

背景技術

聚氨酯被廣泛應用于涂料、紡織印染、造紙等工業領域。目前多數水性聚氨酯的合成是采用內乳化的方法，在制備聚氨酯的過程中，引入親水成分，如羧基(-COO-)或磺酸基(-SO₃－)等合成的。這些親水基團的存在使得單組份水性聚氨酯涂料的耐水性、耐化學性和機械性能等無法與溶劑型聚氨酯相媲美，為了擴大水性聚氨酯的應用范圍，必須通過交聯改性的方法提高聚氨酯性能，包括采用多功能度反應原料，有機硅氧烷和多異氰酸酯等。

環氧樹脂具有高模量、高強度和耐化學腐蝕性等優點，其結構中含有羥基和活潑的環氧基團，容易發生反應；它的引入會使聚氨酯產生一定程度的交聯，形成網狀結構，對聚氨酯涂膜的力學、耐水性能等有較大改善。環氧樹脂改性水性聚氨酯主要是利用環氧樹脂的-OH和-NCO發生反應，以及環氧樹脂中環氧基的開環反應將環氧樹脂的高耐性、高粘接性及高強度引入到聚氨酯樹脂中，獲得的改性樹脂綜合了兩者的優點，在膠粘劑、涂料等領域有著巨大的應用潛力。但單純用環氧樹脂改性聚氨酯也存在乳化困難，環氧基的引入數量有限等缺點，難以推廣應用。

發明內容

本發明提供了一種環氧聚氨酯乳液的制備方法，提高聚氨酯樹脂的耐水性、粘結性，以及強度，在膠粘劑、涂料等領域有著巨大的應用潛力。

為實現上述目的，本發明提供了一種環氧聚氨酯乳液的制備方法，（1）制備縮水甘油醚型多羥基化合物中間體：將多羥基化合物與環氧氯丙烷在催化劑作用下反應，并用NaOH閉環，在多羥基化合物上引入環氧基，其中，多羥基化合物指羥基官能度≥3；（2）制備環氧改性水性聚氨酯：按質量份數計，將融溶的二元醇15-22份與二異氰酸酯17-25份在80-90℃進行聚合反應，反應時間為2-5h，接著加入1-6份縮水甘油醚型多羥基化合物中間體用作水性聚氨酯的擴鏈劑、1-4份羧酸鹽型擴鏈劑和0-1份交聯劑，在60-80℃反應2-5h，再調解體系pH為7.0~8.0，最后攪拌下加入溫度為0-40℃去離子水，得固含量為25%的乳白色泛藍光乳液A。

作為本發明的優選實施例，所述多羥基化合物為季戊四醇、三羥甲基丙烷、丙三醇、間苯三酚中的一種；

作為本發明的優選實施例，所述催化劑為BF₃-乙醚絡合物、SnCl₂、AlCl₃、H₂SO₄中的一種；

作為本發明的優選實施例，所述多羥基化合物與環氧氯丙烷的摩爾比為1:1~1:2，ＮaOH與環氧氯丙烷為等摩爾比；

作為本發明的優選實施例，所述縮水甘油醚型多羥基化合物中間體的制備方法為：將多羥基化合物與催化劑攪拌均勻后將反應液預熱至40℃，攪拌下將環氧氯丙烷在30min內滴加到上述反應液中，反應4h后，加入NaOH閉環，最后，減壓蒸餾除去反應生成的水，即得中間體；

作為本發明的優選實施例，所述二元醇為聚醚二元醇或聚酯二元醇，聚醚二元醇和聚酯二元醇數均為相對分子質量為1000，聚醚二元醇為聚氧化丙烯二元醇或聚四氫呋喃醚二元醇；聚酯二元醇為聚己內酯二元醇、聚碳酸酯二元醇或聚己二酸丁二醇酯二元醇；

作為本發明的優選實施例，所述二異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯中的一種或幾種的混合物；

作為本發明的優選實施例，所述羧酸鹽型擴鏈劑為二羥甲基丙酸或二羥甲基丁酸；

作為本發明的優選實施例，所述有機堿為三甲胺、三乙胺或三乙醇胺。

與現有技術相比，本發明至少具有以下優點：本發明在多羥基化合物上引入環氧基，提高交聯密度，進而使得聚氨酯的耐水性和力學性能均得到提高。

具體實施方式

實施例一：

1)中間體的制備：在250mL三口燒瓶中將丙三醇與BF₃-乙醚絡合物攪拌均勻并將反應液預熱至40℃，攪拌下將環氧氯丙烷在30min內滴加至反應液中，反應4h，然后加入固體NaOH反應1h，最后減壓蒸餾除去反應生成的水，即得中間體，備用，其中，所述丙三醇與環氧氯丙烷的摩爾比為1∶1，所述氫氧化鈉與環氧氯丙烷為等摩爾；