[發明專利]一種水溶性聚氨酯潤滑劑及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201310390758.6
• 申請日: 2013-08-30
• 公開（公告）號: CN103467699A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 牛海港;薛中;蔣淦相
• 申請（專利權）人: 廣州機械科學研究院有限公司
• 主分類號: C08G18/76
• 分類號: C08G18/76;C08G18/66;C08G18/48;C08G18/10;C10M173/02;C10M149/14;C10N30/06
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 楊曉松;張燕玲

技術領域

本發明屬于潤滑劑領域，具體涉及一種水溶性聚氨酯潤滑劑及其制備方法與應用。

背景技術

水溶性聚醚多元醇具有良好的耐菌性、低毒性、抗硬水性、低泡性以及較好的潤滑性能，因而常作為水基潤滑劑廣泛應用于水基金屬加工液中。

隨著高速、高精以及高效的現代機械制造業的快速發展，尤其是高速、強力及精密加工的需求，對當代金屬加工液提出了更高的性能要求。但是普通的水溶性聚醚多元醇尚存在潤滑性不足、耐磨性較差等缺點，極大地限制了其應用范圍。

水性聚氨酯含有強極性氨基甲酸酯基團，機械性能優良，具有高強度和高耐磨性能，已在涂料、膠黏劑和油墨等領域得到廣泛應用。

例如，公開號為CN102838721A的中國專利文獻公開了一種環保型水性聚氨酯及其制備方法，以甲苯二異氰酸酯、聚乙二醇3000、二羥甲基丙酸、1,4-丁二醇及三乙胺為原料，制得了低溶劑型水性聚氨酯乳液，產品成膜后拉伸強度為20.27MPa，斷裂伸長率為515%。公開號為CN102532463A的中國專利文獻公開了水性聚氨酯及其制備方法，采用脂肪族二異氰酸酯、脂肪族多元醇、二羥甲基丙酸、三乙胺、聚醚多元胺等為原料，制得了水性聚氨酯皮革涂飾劑，其固含量為36％，粒徑80nm～100nm，膜拉伸強度20.1MPa，斷裂伸長率為630％，儲存穩定性良好。

上述水性聚氨酯多為乳液和分散液，極易干燥成膜，成膜后機械性能優異，但應用于金屬加工液中易造成供液系統堵塞、粘附工件等不良影響，難以滿足實際應用需求。目前尚無水性聚氨酯用作金屬加工液潤滑劑的相關報道。

發明內容

為解決現有技術的缺點和不足之處，本發明的首要目的在于提供一種水溶性聚氨酯潤滑劑，該水溶性聚氨酯潤滑劑具有優異的潤滑性和水溶性。

本發明的另一目的在于提供上述水溶性聚氨酯潤滑劑的制備方法。

本發明的再一目的在于提供上述水溶性聚氨酯潤滑劑的應用，所述水溶性聚氨酯潤滑劑可用于提高水基金屬加工液的潤滑性和穩定性。

為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：

一種水溶性聚氨酯潤滑劑，由10%～30%重量百分比的多異氰酸酯和40%～70%重量百分比的聚醚多元醇進行預聚反應，然后再加入10%～30%重量百分比的具有活潑氫的化合物進行擴鏈封端而成。

優選的，所述多異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯或二甲苯甲烷二異氰酸酯。

優選的，所述聚醚多元醇為環氧丙烷聚醚多元醇和/或，含20%～40%重量百分比環氧乙烷的環氧丙烷與環氧乙烷共聚醚多元醇。

優選的，所述聚醚多元醇官能度為2、分子量為400～6000。

聚醚多元醇官能度優選為2，能更好的保證產物為直鏈結構，無支鏈產生，避免發生交聯反應，保持產品良好的水溶性；對其分子量的優選則是為了兼顧產品能具有良好潤滑性和水溶性。

優選的，所述具有活潑氫的化合物為2官能度、分子量200～1000的環氧乙烷聚醚多元醇。

具有活潑氫的化合物官能度優選為2，能更好的保證產物為直鏈結構，無支鏈產生，避免發生交聯反應，保持產品良好的水溶性；對其分子量的優選則是為了兼顧產品能具有良好潤滑性和水溶性。

上述水溶性聚氨酯潤滑劑的制備方法，包括以下步驟：將多異氰酸酯和聚醚多元醇在60～90℃進行預聚反應2～4h，然后加入具有活潑氫的化合物在60～90℃進行擴鏈封端反應1～2h，得到所述水溶性聚氨酯潤滑劑。

上述水溶性聚氨酯在水基金屬加工液產品中的應用。

與現有技術相比，本發明具有以下優點及有益效果：

（1）本發明選用普通的聚醚多元醇作為反應單體，既保留了聚醚多元醇本身的耐菌性、低毒性及潤滑性能，又可利用其末端封羥基基團的反應活性對其不足進行改善。

（2）本發明采用芳香族多異氰酸酯作為反應單體對聚醚多元醇進行改性，充分利用了現有聚氨酯合成技術的成熟性，為聚醚多元醇主鏈引入氨基甲酸酯和芳香環結構，增強主鏈分子間作用力，提高產物潤滑性及抗磨穩定性。并且，具有活潑氫的化合物可形成親水性官能團，本發明中以其作為擴鏈封端劑，對聚氨酯預聚體進行擴鏈封端，控制產物的后續反應，可賦予產物良好的水溶性、清洗性和潤滑性，防止稀釋液水分揮發后干燥成膜，最終實現產物兼具良好的水溶、性潤滑性和耐磨性。

（3）本發明采用常規水性聚氨酯合成方法，原料來源豐富，設備投入較小，通過控制反應溫度及時間完成反應，實現發明目的，生產工藝簡單。

具體實施方式