[發(fā)明專利]一種生物基防水透濕熱塑性聚氨酯樹脂及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610160230.3
• 申請日: 2016-03-21
• 公開（公告）號: CN105693992A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 由可錦;宋紅瑋;劉德富;張生;郭焱德
• 申請（專利權(quán)）人: 美瑞新材料股份有限公司
• 主分類號: C08G18/76
• 分類號: C08G18/76;C08G18/66;C08G18/48;C08G18/32;C08G18/12
• 代理公司: 北京振安創(chuàng)業(yè)專利代理有限責(zé)任公司 11025
• 代理人: 祁純陽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及聚氨酯的加工制備領(lǐng)域，特別是涉及一種生物基防水透濕 熱塑性聚氨酯樹脂及其制備方法。

背景技術(shù)

生物基材料是指利用可再生物質(zhì)，包括農(nóng)作物、樹木、其他植物及其 殘?bào)w和內(nèi)含物為原料，通過生物、化學(xué)以及物理等方法制造的一類新材料。 其不依賴于石油資源，并且加工技術(shù)多為綠色低碳，是近幾年新興的綠色 化學(xué)工業(yè)。生物基材料不僅能滿足工業(yè)和消費(fèi)者的需求，在部分領(lǐng)域能完 全替代石油化學(xué)工業(yè)產(chǎn)品，不僅綠色環(huán)保，也是人類的可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng) 之路。

熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)是一類可重復(fù)加工利用的熱塑性彈性體， 其具有優(yōu)良的機(jī)械性能，還具有彈性好，耐油，耐老化、耐磨等性能優(yōu)異。 其具有橡膠的彈性和塑料的加工性能，近幾年來發(fā)展迅速，在諸多領(lǐng)域都 得到了廣泛的應(yīng)用，如航天、軍工、民品、工業(yè)零部件、礦產(chǎn)開采、建筑、 醫(yī)療等各個(gè)領(lǐng)域。憑借性能和環(huán)保優(yōu)勢，熱塑性聚氨酯彈性體在薄膜領(lǐng)域 逐步實(shí)現(xiàn)對PVC等材料的替代，市場份額正不斷擴(kuò)大。同時(shí)由于熱塑性聚 氨酯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的千變?nèi)f化，可以賦予其各種不同的性能來滿足不同客戶的 使用需求。

隨著人們生活水平的提高，以及各種形式的戶外活動的開展，在服裝 和戶外用品等行業(yè)對于材料的防水性和透氣性都有一定要求。防水透濕的 機(jī)理為微孔型和無孔型。微孔透氣技術(shù)是通過控制薄膜的微孔直徑介于水 滴和濕氣之間來達(dá)到防水透濕的作用的，目前主要是以微孔聚四氟乙烯為 典型代表。但聚四氟乙烯產(chǎn)品加工非常困難，且原材料成本很高，目前僅 限于應(yīng)用在一些高端品牌裝備上；無孔型產(chǎn)品目前主要是采用聚氨酯漿料 和PVC漿料，但這兩種漿料所制備的透濕層的強(qiáng)度低，且透濕性能較差， 穿著時(shí)間長后，未透過的濕氣量不斷增大，穿著舒適度會不斷變差，同時(shí) 聚氨酯漿料和PVC漿料均采用溶劑法生產(chǎn)，生產(chǎn)過程中會排放大量的有機(jī) 溶劑，一則污染環(huán)境，二則對工人身體健康造成損害，且大量增塑劑和加 工助劑的使用，對環(huán)境和人體的危害會更大。

“可呼吸”TPU薄膜是近些年新興起的概念，主要是利用具有特殊化學(xué)結(jié) 構(gòu)的防水透濕型熱塑性聚氨酯彈性體，通過流延、壓延或吹塑等方式加工 成薄膜后，再與織物基層熱復(fù)合，制備成既能防水、又高透濕的無孔型“可 呼吸”面料。由于熱塑性聚氨酯彈性體由硬鏈段和軟鏈段組成，沿著大分子 鏈交替排列。硬段為結(jié)晶相，具有疏水性，能阻止水滴的通過，起到防水 的作用；特殊結(jié)構(gòu)的軟緞為親水性，允許水蒸氣大分子通過，通過薄膜兩 側(cè)的水蒸氣壓差達(dá)到透濕的作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是要提供一種生物基防水透濕熱塑性聚氨酯樹脂及其制 備方法，使其不僅具有防水透濕的效果，而且更加綠色環(huán)保，對人體和環(huán) 境均無污染。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種生物基防水透濕熱塑性聚氨酯樹脂， 包括二元醇、擴(kuò)鏈劑和異氰酸酯，所述的二元醇的分子量為600-4000 g/mol，所述的二元醇包括20％-100％的生物基二元醇，其中所述的二元醇 為40％-70％，擴(kuò)鏈劑2-15％，異氰酸酯20-55％，所得到的防水透濕熱塑 性聚氨酯樹脂0.015mm薄膜的透濕率范圍為500-12000g/(m²·24h)，其中 的組分含量均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

進(jìn)一步的，所述的二元醇為40％-60％，擴(kuò)鏈劑為3-13％，異氰酸酯為 30-55％。

所述的生物基二元醇為生物基聚醚二元醇、生物基聚酯二元醇或者其 組合物。

進(jìn)一步的，所述的生物基聚醚二元醇為基于生物基1，3-丙二醇、乙二 醇、1，4-丁二醇通過一定的化學(xué)轉(zhuǎn)化所得到的生物基均聚物二醇或共聚物 二醇，或是幾種均聚物二醇的共混物。

進(jìn)一步的，所述的生物基聚醚二元醇為生物基聚1，3-丙二醇醚二醇、 生物基聚乙二醇醚二醇。

進(jìn)一步的，生物基聚酯二元醇是由含生物基二元酸與含生物基二元醇 體系，利用本行業(yè)內(nèi)所公知的聚酯二元醇生產(chǎn)工藝所制備的，其中生物基 二元酸主要包括丁二酸、癸二酸、二聚酸，生物基二元醇包括生物基1，3- 丙二醇、生物基1，4-丁二醇。

進(jìn)一步的，所述的二元醇包括0％-80％的非生物基二元醇，非生物基 二元醇包括非生物基組分的聚醚二元醇、聚酯二元醇、聚己內(nèi)酯二元醇、 聚碳酸脂二元醇、端羥值聚丁二烯、聚酯醚共聚二元醇中的一種或幾種。