[發明專利]一種高耐水性的水性聚氨酯乳液的制備方法

在審

• 申請號: 201710476397.5
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN107141438A
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: 謝蕓;王恒;麻樂;劉保華;宋麗娜
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C08G18/66
• 分類號: C08G18/66;C08G18/44;C08G18/34;C08G18/32;C08G18/12;C08K5/134
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 趙青朵

技術領域

本發明涉及聚氨酯技術領域，尤其涉及到一種高耐水性的水性聚氨酯乳液的制備方法。

背景技術

聚氨酯是是主鏈中含有氨基甲酸酯特征單元的一類高分子，這類高分子廣泛用于涂層、膠黏劑、皮革涂飾劑、油漆、油墨粘合劑、造紙施膠、包裝膜、防水紡織物等眾多領域。水性聚氨酯以水為基本介質，具有不污染環境，節能，操作加工方便、高強度、安全可靠等特點，克服了溶劑型聚氨酯污染嚴重的缺點，水性聚氨酯逐步取代傳統溶劑型聚氨酯乳液材料已是大勢所趨。

目前水性聚氨酯乳液的合成方法主要為內乳化法，即在聚氨酯分子結構中引入親水基團即可分散成乳液。但是，內乳化法合成的水性聚氨酯產品由于分子結構中含有的離子基團，易吸水，造成產品濕附著力差，不耐水浸泡，導致在實際生產應用方面產生很大限制。

CN201210298085.7專利公開了一種強耐水性水性聚氨酯的制備方法，是以TDI、PEG3000、BDO、DMPA為原料制備預聚體，加入HEA對預聚體的端-NCO進行封端，加入胺類化合物進行中和反應生成鹽，加入TPGDA和水進行乳化，加入適量的引發劑偶氮二異丁腈，使TPGDA與HEA的雙鍵打開聚合得到丙烯酸酯與水性聚氨酯共聚改性的乳液，這種方法得到的水性聚氨酯成膜后具有一定的耐水性。但是經過研究發現，在乳液中加入偶氮二異丁腈引發劑來提高耐水性效果有限，且耐水效率極低。

因此，如何進一步提高水性聚氨酯的耐水性已成為本領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種高耐水性的水性聚氨酯乳液的制備方法，本發明提供的方法制備的水性聚氨酯乳液具有良好的耐水性。

本發明提供了一種高耐水性的水性聚氨酯乳液的制備方法，包括以下步驟：

1)將聚碳酸亞丙酯多元醇、抗氧劑、含有羧基的擴鏈劑和芳香族二異氰酸酯在溶劑中進行反應，得到反應產物；

2)將反應產物、含有環氧基的硅烷偶聯劑和成鹽劑進行反應，得到預聚體；

3)將預聚體乳化后和胺類擴鏈劑進行反應，得到耐水聚氨酯。

優選的，所述聚碳酸亞丙酯多元醇的數均分子量為2000～8000；

羥基官能度為2～6。

優選的，所述抗氧劑為四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯；

所述溶劑為N,N-二甲基甲酰胺；

所述含有環氧基的硅烷偶聯劑為γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。

優選的，所述芳香族二異氰酸酯選自甲苯二異氰酸酯、二苯甲烷二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯和氫化二苯甲烷二異氰酸酯中的一種或幾種。

優選的，所述成鹽劑選自三乙胺、三丙胺、三丁胺、氫氧化鈉和氨水中的一種或幾種。

優選的，所述步驟1)中的反應溫度為75～85℃。

優選的，所述步驟1)具體為：

將聚碳酸亞丙酯多元醇、含有羧基的擴鏈劑和溶劑混合，得到混合物，所述混合的溫度為40～60℃；

將抗氧劑和芳香族二異氰酸酯加入到混合物中進行反應，得到反應產物。

優選的，所述步驟2)中的反應時間為3～10分鐘。

優選的，所述乳化的速度為1000～4000轉/分；

所述乳化的時間為10～60分鐘。

優選的，所述含有羧基的擴鏈劑選自2,2-二羥甲基丙酸、二羥基半酯和二氨基苯甲酸中的一種或幾種。

與現有技術相比，本發明采用特定成分的原料制備聚氨酯，本發明采用的聚碳酸亞丙酯多元醇以及含有羧基的擴鏈劑中含有親水基團，制備得到的聚氨酯為乳液，是水性聚氨酯；而且本發明采用聚碳酸亞丙酯多元醇為原料制備聚氨酯，尤其是在反應產物和成鹽劑進行中和反應階段加入含有環氧基的硅烷偶聯劑，能夠使環氧基團在成鹽劑或胺類擴鏈劑的催化作用下和含有羧基的擴鏈劑中的羧基發生反應，在側鏈引入疏水基團，使硅烷偶聯劑在聚氨酯表面富集，降低了材料表面張力，使吸水率下降，從而使制備得到的聚氨酯具有良好的耐水性。本發明提供的方法制備得到的水性聚氨酯乳液形成的膠膜經水泡5天后仍然無色透明，較市售的水性聚氨酯產品具有優異的耐水浸泡能力。

另外，本發明提供的高耐水性的水性聚氨酯乳液的制備方法工藝簡單、合成效率高，以綠色環保的聚碳酸亞丙酯多元醇為原料，不僅使制備得到的水性聚氨酯乳液具有高強度、高硬度和高模量的特點，而且成本低，對環境保護和節能減排具有很大的意義。

具體實施方式