[發(fā)明專利]一類玻纖用水性聚氨酯成膜劑及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310141711.6
• 申請日: 2013-04-22
• 公開（公告）號: CN103224602A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董擎之;仲建峰;戴澤亮;劉常峰;張志剛
• 申請（專利權(quán)）人: 常熟江南玻璃纖維有限公司;華東理工大學(xué)
• 主分類號: C08G18/67
• 分類號: C08G18/67;C08G18/66;C08G18/42;C08G18/48;C08G18/34;C08G18/32;C08G18/12;C03C25/32
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及精細(xì)化工技術(shù)領(lǐng)域和玻纖技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一類玻纖用水性聚氨酯成膜劑及其制備方法。?

背景技術(shù)

浸潤劑原材料及配方技術(shù)是體現(xiàn)各類玻纖制品（包括紗、布、氈）內(nèi)在質(zhì)量的最關(guān)鍵技術(shù)，也是玻纖生產(chǎn)中必不可少的工業(yè)消耗品。行業(yè)中常將其重要性等同于IT行業(yè)的“芯片制造技術(shù)”。國際上這兩項技術(shù)和產(chǎn)品分別屬于兩個行業(yè)（精細(xì)化工行業(yè)和玻纖行業(yè)）。其技術(shù)核心分為兩部分：一是浸潤劑原材料組分中最重要的組分成膜劑的合成制造技術(shù)—“芯片制造技術(shù)”；二是浸潤劑中各組分選擇的配方應(yīng)用技術(shù)—“芯片組合技術(shù)”。上述兩項技術(shù)在國內(nèi)專業(yè)化、系列化程度均不高，且兩項技術(shù)相互交叉，造成國內(nèi)浸潤劑原材料及配方技術(shù)僅處于國際中低檔水平的局面。隨著池窯技術(shù)在國內(nèi)的迅猛發(fā)展和產(chǎn)品大量外銷，越來越多的廠家意識到玻纖制品的競爭很大程度上依賴于浸潤劑原材料及配方技術(shù)，由于該技術(shù)直接關(guān)系到各類玻纖制品（包括紗、布、氈）內(nèi)在質(zhì)量，已經(jīng)成為各大玻纖生產(chǎn)企業(yè)保持可持續(xù)發(fā)展的核心競爭力之一。?

從浸潤劑配方技術(shù)方面來看，國內(nèi)各大玻纖廠，尤其是大型池窯生產(chǎn)線，已有多年生產(chǎn)實踐經(jīng)驗的積累，已具備較為完善的開發(fā)、研制浸潤劑配方，調(diào)試浸潤劑配方的能力，能夠較好地滿足玻纖生產(chǎn)專業(yè)化、規(guī)?；男枰５芟抻诓＠w產(chǎn)品系列化浸潤劑原材料研發(fā)制造瓶頸，表現(xiàn)為高端成膜劑材料依賴?進(jìn)口，尚未形成成膜劑原材料的自主創(chuàng)新或?qū)？厍溃叨瞬＠w產(chǎn)品的市場占有率很低。少數(shù)有原材料研發(fā)生產(chǎn)能力的企業(yè)有待于進(jìn)一步完善，研發(fā)生產(chǎn)能力的力度和深度還有待于進(jìn)一步加強。而相當(dāng)數(shù)量的中小型玻纖企業(yè)還不具備研發(fā)、調(diào)試浸潤劑配方的能力，石蠟型浸潤劑、711、811浸潤劑等老配方幾十年如一日，仍在使用，玻纖產(chǎn)品質(zhì)量在低水平范圍內(nèi)循環(huán)。而一些市場急需和前景看好的高端玻纖產(chǎn)品，如LFTP用無捻粗紗、高質(zhì)量的短切紗、噴射、SMC紗、增強高壓環(huán)氧管道的纏繞無捻粗紗等品種尚與國外產(chǎn)品存在較大差距。中小型坩堝法玻纖雖然生產(chǎn)上具有批量小、更換品種快，不需要分束、分拉等優(yōu)勢，但受限于浸潤劑的配方技術(shù)瓶頸暫時無法生產(chǎn)多品種、高利潤、小批量的玻纖產(chǎn)品。?

成膜劑大致可分為五類即環(huán)氧成膜劑、聚酯樹脂成膜劑、PVAc類成膜劑、丙烯酸酯乳液成膜劑及聚氨酯乳液成膜劑。?

其中，聚氨酯乳液以其優(yōu)異的性能，成為浸潤劑成膜劑中發(fā)展最快的一種新型成膜劑，聚氨酯乳液通常是由聚醚、聚酯、二元醇與異氰酸酯，先制成預(yù)聚體，并用擴鏈劑擴鏈，再加水分散制得。通過采用不同結(jié)構(gòu)的二元醇，不同品種的異氰酸酯及擴鏈劑，可以調(diào)節(jié)氨酯基在分子中的間隔大小及軟段硬段比例、合成性能差異很大的聚氨酯乳液。?

水性聚氨酯（WPU）是以水作為分散介質(zhì)的聚氨酯，它可制成水溶性的膠乳型的、乳液型的，它具有聚氨酯固有的高強度、耐磨性、高彈性等優(yōu)異性能。由于其具有高極性及高化學(xué)性能的氨酯基團，對相對化學(xué)惰性大的熱塑性材料具有很強的粘結(jié)力及界面結(jié)合能力，所以廣泛應(yīng)用于增強熱塑性塑料用玻纖短切紗浸潤劑。同時實踐證明，在浸潤劑配方中只要添加少量的聚氨酯乳液，即可有效提高玻纖紗的集束性、短切性和耐磨性。?

國內(nèi)目前還無法大量生產(chǎn)浸潤劑專用高質(zhì)量的聚氨酯乳液，基本上依靠進(jìn)口，價格昂貴。?

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一類玻纖專用的高質(zhì)量水性聚氨酯成膜劑及其制備方法，以滿足玻纖產(chǎn)品的高端需求。?

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：?

本發(fā)明的玻纖用水性聚氨酯成膜劑，具有下述通式（I）～（IV）的結(jié)構(gòu)：?

其中，所述的E為?

優(yōu)選的，所述的A為C.O.（蓖麻油）基團、?或?其中n₁、n₂、n₃、x、y均取自滿足A的分子量為1000～2000的自然數(shù)；?

優(yōu)選的，所述的D為或

優(yōu)選的，所述的Q為或

本發(fā)明也提供了一種制備上述水性聚氨酯成膜劑的方法，包括下述步驟：?

（1）將熔融的一種或多種大分子多元醇投入到帶有冷凝器的真空裝置中，攪拌并升溫至100±3℃進(jìn)行抽真空脫水2～2.5h，直至物料的含水量低于0.3wt％；?

（2）降溫至50～60℃，緩慢加入二異氰酸酯，加完后攪拌10～15min，加入催化劑，將物料緩慢升溫至80±5℃，繼續(xù)反應(yīng)1～1.5h，直至NCO含量達(dá)到理論值附近；?