[發(fā)明專利]一種發(fā)泡型水性聚氨酯的制備方法及應(yīng)用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611065570.4
• 申請日: 2016-11-28
• 公開（公告）號: CN106750149B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬興元;趙昭;張銘芮;丁博
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西科技大學(xué)
• 主分類號: C08G18/75
• 分類號: C08G18/75;C08G18/73;C08G18/66;C08G18/42;C08G18/48;C08G18/32;C08G18/34;C08G18/12;C08J9/30;C08G101/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

一種發(fā)泡型水性聚氨酯的制備方法及應(yīng)用方法，將脂肪酸、三乙胺和聚合物二元醇加入到反應(yīng)釜中，在80～95℃下反應(yīng)30～35min，然后脫水后加入二異氰酸酯，再于80～85℃下反應(yīng)2～2.5h，再加入DMPA和1,4?丁二醇，在80～85℃反應(yīng)1.5～2h，降溫到40～45℃；最后，加入含有擴鏈劑和乳化劑的去離子水溶液，在40～45℃反應(yīng)1～1.5h，得到發(fā)泡型水性聚氨酯。本發(fā)明所得發(fā)泡型水性聚氨酯，具有良好的發(fā)泡作用，合成過程沒有使用任何溶劑，可用于水性聚氨酯合成革發(fā)泡貝斯、水性聚氨酯涂層布和水性聚氨酯發(fā)泡薄膜等產(chǎn)品的生產(chǎn)，解決了生產(chǎn)中因為使用溶劑型聚氨酯而產(chǎn)生的溶劑污染和溶劑殘留問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水性聚氨酯技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種發(fā)泡型水性聚氨酯的制備及應(yīng)用方法。

背景技術(shù)

隨著國家和人民對環(huán)境保護的高度重視及要求的不斷提高，溶劑型聚氨酯由于其嚴重的溶劑污染而逐漸被無污染型的聚氨酯代替，其中水性聚氨酯(WPU)由于環(huán)保性和良好的綜合性能在聚氨酯領(lǐng)域具有十分廣闊的前景。其中，一些具有特殊性能的水性聚氨酯的開發(fā)逐步成為該領(lǐng)域研究的熱點。

目前，水性聚氨酯可采用外乳化法和內(nèi)乳化法制備。外乳化法即在外加乳化劑的條件下依靠高剪切力將聚氨酯強制乳化于水中，該方法制備的WPU粒子粒徑粗大，穩(wěn)定性較差，國內(nèi)外目前已很少采用這種制備方法。內(nèi)乳化法是指，在預(yù)聚體合成的這個過程中，將具有親水作用的基團引入到PU的主鏈上，利用親水基團使PU鏈段本身具有親水性。然后在剪切外力作用下，分散到水中形成WPU乳液。這種生產(chǎn)WPU乳液的方法，可以得到穩(wěn)定性好和機械性能優(yōu)異的PU，是目前生產(chǎn)WPU的普遍方法。

根據(jù)水性聚氨酯合成方法的特點，主要包括以下幾種合成工藝。

(1)預(yù)聚體分散法

預(yù)聚體分散法指先在合成聚氨酯預(yù)聚體時引入親水基團，在不加溶劑或者加入很少溶劑的條件下進行中和乳化，乳化的同時再加入擴鏈劑進行后擴鏈，最后得到WPU樹脂。這種合成工藝具有使用的溶劑少的優(yōu)點，能夠生成支化的大分子。

(2)丙酮法

丙酮法指在合成預(yù)聚體的過程中，使用較多的有機溶劑來稀釋聚氨酯，防止粘度太大導(dǎo)致乳化困難，然后加水進行乳化，形成WPU，最后再將WPU乳液中的溶劑蒸離。而丙酮作為最常用的有機溶劑，所以也稱丙酮法。該法合成的水性聚氨酯性能穩(wěn)定，重復(fù)性好，但是使用了大量的溶劑，會對環(huán)境造成污染。

(3)熔融分散法

熔融分散法指合成含有親水基的縮二脲基或端脲基聚氨酯低聚物，然后將其熔融，在機械攪拌下直接乳化于水中，乳化的同時再與甲醛進行擴鏈反應(yīng)。整個反應(yīng)無需溶劑，但是維持合成反應(yīng)過程的溫度較高，而且得到的PU分子量較低。

(4)酮亞胺/酮連氮法

酮亞胺/酮連氮法是指在預(yù)聚體分散法中用酮亞胺或酮連氮來代替二元伯胺進行后擴鏈。酮亞胺/酮連氮是一種封端的二胺類擴鏈劑，二胺在反應(yīng)過程中能夠穩(wěn)定的解封出來，可以使擴鏈反應(yīng)平穩(wěn)的進行。所以用該法制備的水性聚氨酯具有性能良好、粒徑比較均勻和乳液穩(wěn)定性高的特點。

(5)保護端基乳化法

保護端基乳化法指在預(yù)聚體乳化之前用封閉劑將異氰酸酯基團封閉起來，然后進行乳化制備得到水性聚氨酯。這種水性聚氨酯在使用過程中，通過加熱可以使封閉的異氰酸酯基團解封出來，這些異氰酸酯基團可以和水或其他交聯(lián)劑發(fā)生反應(yīng)，形成性能優(yōu)異的聚氨酯材料。這種制備方法的關(guān)鍵是選擇封閉效果好且解封溫度合適的封閉劑。

依據(jù)上述傳統(tǒng)的水性聚氨酯生產(chǎn)工藝，基本上都是采用間歇式的生產(chǎn)方式，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，批差較大。而且多數(shù)的生產(chǎn)過程有溶劑的參與，會有溶劑的污染和殘留。

發(fā)明內(nèi)容