[發明專利]用作高分子材料的水性聚氨酯分散液及其制備方法

有效

• 申請號: 201310560139.7
• 申請日: 2013-11-12
• 公開（公告）號: CN103601867A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 周之文
• 申請（專利權）人: 上海新光化工有限公司
• 主分類號: C08G18/76
• 分類號: C08G18/76;C08G18/75;C08G18/73;C08G18/66;C08G18/42;C08G18/48;C08G18/32;C08G18/34;C08G18/12;C09J175/06;C09J175/08;C09D175/06;C09D175/08
• 代理公司: 上海華工專利事務所 31104
• 代理人: 應云平;唐孝先

技術領域

本發明涉及一種用作高分子材料的水性聚氨酯分散液，具體地說涉及一種用于膠黏劑、涂料和油墨的無溶劑水性聚氨酯分散液的制備方法。

背景技術

近年來隨著人們環保意識及環保法規的加強，水性聚氨酯分散液得到大力開發和推廣。由于水性聚氨酯在粘接強度、韌性、耐磨性、耐化學藥品及耐水性等方面具有十分優異的性能，水性聚氨酯在涂料、粘合劑、皮革涂飾劑、涂料印花色漿、油墨領域逐步得到發展，并將在這些行業發展中產生重要影響。

水性聚氨酯分散液制備方法報道很多，美國專利USP.4,870，129公開了一種基于1,6-己基二異氰酸酯（HDI）和異氟爾酮二異氰酸酯（IPDI）混合物制備的水性聚氨酯膠黏劑，該膠黏劑有低的活化溫度和好的粘接性能。該專利的不足之處在于：（1）所合成的聚氨酯高聚物用大量丙酮來降低粘度，然后再分散到水中。（2）從產品中減壓蒸餾出丙酮和回收丙酮，耗時耗能，且成品中仍含有有機溶劑，對環境仍有影響。（3）用該專利生產的產品Dispercoll?U-53和U-54成膜性差，有龜裂，不適用于涂料和油墨領域。

為克服現有技術中的缺陷，本發明將提供一種以1,6-己基二異氰酸酯（HDI）、四甲基苯二甲基二異氰酸酯（TMXDI）和其它二異氰酸酯組成的多種異氰酸酯混合物體系來制備無溶劑水性聚氨酯分散液，此體系為無溶劑型，完全符合環保要求，且粘接強度、成膜性性能以及與水性丙烯酯樹脂相混容性能優越，能滿足膠黏劑、涂料和油墨領域的要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有優良的粘接性能、成膜性能以及與丙烯酸樹脂良好相混性能的無溶劑水性聚氨酯分散液。廣泛用于粘合劑、涂料和水性油墨領域。

本發明的技術方案是：

一種用作高分子材料的水性聚氨酯分散液的制備方法：其特點是，該聚氨酯分散液的原料組成包括：

a)一種含羧酸鹽基團的異氰酸酯基結尾的聚氨酯預聚體，由以下組份反應合成：

1)一種由1,6-己基二異氰酸酯（HDI）、四甲基苯二甲基異氰酸酯（TMXDI）和多異氰酸酯組成的多聚異氰酸酯混合物；多異氰酸酯是從異氟爾酮二異氰酸酯（IPDI）、二環己基甲烷二異氰酸酯（H12MDI）、甲苯二異氰酸酯（TDI）中任選一種；

2)一種含二個或二個以上活潑氫的分子量為1000～8000的有機多羥基聚合物包括聚酯多元醇、聚醚多元醇或它們的混合物；

3)小分子多元醇，其分子量為60～1000；

4)分子式為（HO）XR(COOH)Y的有機羥基羧酸化合物，其中R代表6-12碳原子的直鏈或帶支鏈的羥基，x和y代表1-3的正整數；

b）中和劑，選自氨、氨水、伯胺、仲胺或叔胺中的一種；

c）含活潑氫的擴鏈劑，擴鏈劑選自乙二胺、乙醇胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺或甘油中的一種。

本發明中所述的聚酯多元醇為選自乙二醇、丁二醇、己二醇、新戊二醇及其它們的混合物與己二酸反應生成的聚酯二醇，所述的聚醚多元醇為環氧乙烷和環氧丙烷及其混合物組成的聚醚二醇。

本發明中所述的聚酯多元醇是分子量1000～8000的聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸丁二醇酯、聚己二酸新戊二醇酯、聚己二酸己二醇酯。

本發明中所述的聚醚多元醇是分子量1000～8000的聚環氧乙烷二醇（PEG）、聚環氧丙烷二醇（PPG）、聚四亞甲基醚二醇（PTMEG）、聚乙二醇（Ymer?N120）。

本發明中所述的聚酯多元醇和聚醚多元醇混合物的摩爾比為聚酯多元醇：聚醚多元醇為（0.1～100）：（100～0.1）。

本發明中所述的聚酯多元醇、聚醚多元醇或它們的混合物與異氰酸酯的摩爾比為1:1～5。

本發明中所述的有機羥基羧酸化合物選自二羥甲基丙酸、二羥甲基丁酸。

本發明中所述的小分子多元醇與聚酯多元醇、聚醚多元醇或它們的混合物的摩爾比為0.01～0.45:1。

本發明中所述的有機羥基羧酸化合物與聚酯多元醇、聚醚多元醇或它們的混合物的摩爾比為0.05～0.5:1。

本發明中所述的中和劑與聚酯多元醇、聚醚多元醇或它們的混合物的摩爾比為0.05～0.5:1。

本發明中所述的擴鏈劑與聚酯多元醇、聚醚多元醇或它們的混合物的摩爾比為0.5～2.5:1。

本發明的水性聚氨酯分散液的制備方法，包括下列步驟：