[發明專利]一種無毒工藝制備水性聚氨酯的方法

在審

• 申請號: 201710852238.0
• 申請日: 2017-09-20
• 公開（公告）號: CN109517129A
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 劉發權
• 申請（專利權）人: 成都巴吉科技有限公司
• 主分類號: C08G18/66
• 分類號: C08G18/66;C08G18/75;C08G18/08;C08G18/10;C08G18/44;C08G18/48;C08G18/34;C08G18/32
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本發明公開了一種無毒工藝制備水性聚氨酯的方法以及由該方法制備的水性聚氨酯，所述方法包括：將二環己基甲烷二異氰酸酯與脂肪族二元醇按照摩爾比2.5?4混合，在70?90℃下反應3?5小時得到預聚體，加入含親水基團的二羥甲基丁酸，反應3?5小時，加入KOH的水溶液乳化分散，滴加二胺擴鏈劑擴鏈和聚乙酰胺，得到一種水性聚氨酯乳液。本發明采用脂肪族異氰酸酯二環己基甲烷二異氰酸脂、脂肪族聚合二元醇，不含制備水性聚氨酯常用的NMP、丙酮等有機溶劑，也不含三乙胺等常用中和劑，可以制得完全無毒的聚氨酯材料，其可廣泛用于醫藥衛生、食品、家居用品領域。

技術領域

本發明涉及一種水性聚氨酯的制備方法，具體涉及一種無毒工藝制備水性聚氨酯的方法及由該方法獲得的聚氨酯。

背景技術

水性聚氨酯以水為分散介質，與溶劑型聚氨酯相比，具有不燃、氣味小，節能，操作方便等優點，已廣泛用作皮革涂飾劑、涂料和粘合劑等。

盡管與溶劑型聚氨酯相比，水性聚氨酯的產品性能如耐水性還有差距。近年來，隨著人們對健康、環保的要求日益提高以及國家有關法律法規的頒布，對水性聚氨酯的制備研究有很多報道。

專利CN10113A、CN1405196A、CN1930257A、CN1827690A、CN1918251A、CN151A、CN1980964A等對水性聚氨酯的制備均有報道。在這些專利及其他文獻報道中，提到的水性聚氨酯制備方法大多采用丙酮法，以二羥甲基丁酸(DMPA)為含親水單體物質以引入親水羧基、以叔胺類物質為中和劑。由于DMPA在酮類、低聚物二元醇中的溶解度較低，通常在將DMPA加入預聚體中時都是以N-甲基吡咯烷酮(NMP)為助溶劑。N-甲基吡咯烷酮慢性作用可致中樞神經系統機能障礙，引起呼吸器官、腎臟和血管系統的病變，而N-甲基吡咯烷酮沸點高、最終不易脫除而滯留在材料中，從而帶有一定得生物毒性。其次水性聚氨酯通常以叔胺類物質如三乙胺為中和劑，而三乙胺有強烈氨臭，在水中溶解度小，此類水性聚氨酯會散發出胺的臭味，在生產過程中對人和環境會造成危害，同時使制品有一定毒性。第三，在以往專利中大多使用HDI、IPDI脂肪族異氰酸脂或TDI等芳香族異氰酸酯為原料，一方面HDI、IPDI和TDI等異氰酸脂蒸汽壓高、易揮發，在生產過程中易對人和環境造成危害，而且以芳香族異氰酸酯TDI或MDI為原料的聚氨酯材料，在使用過程中可能分解產生致癌的芳香胺類物質。由此可見，雖然常用的水性聚氨酯中的有機溶劑等對人體、環境有害物質大大減小了，但生產、制品使用過程中，仍然會產生一定量對人體、環境有害的物質，從而限制了在某些領域特別是醫療衛生、食品等領域的應用。

專利CN1995086A公開了一種水性無毒可降解聚氨酯彈性體的制備方法，該方法以KOH、NaOH為中和劑、生產過程中不使用有機溶劑，通過這些方法以消除毒性。但該發明為了避免使用助溶劑NMP而不使用含親水單體擴鏈劑，乳化時直接加水到預聚體中同時通過強力攪拌以實現乳化分散，或者在使用了DMPA的條件下不使用助溶劑而直接用于預聚體擴鏈，由于其醇溶性差，預聚體系呈現渾濁狀，不利于擴鏈反應，該發明的缺點是其制備的乳液粒徑大、乳液不穩定而易沉淀、分層。

發明內容

針對以上技術缺陷，本發明提供一種無毒工藝制備水性聚氨酯的方法。

本發明所述無毒工藝制備水性聚氨酯的方法包括如下步驟：

a)將二環己基甲烷二異氰酸酯與脂肪族聚合二元醇混合，加入催化劑并在60-90℃，優選70-90℃下反應1-3小時得到預聚體；

b)向預聚體中加入含親水基團的DMBA，在70-90℃下繼續反應2-4小時；

c)降低溫度到25-35℃，在FLUKE高速攪拌機進行攪拌同時加入含中和劑的去離子水，中和劑濃度為0.1-0.3mol/l，至乳液固含量約25-45％，乳化0.2-0.5小時；

d)在乳液中加入二胺類擴鏈劑，繼續乳化、擴鏈0.5-2小時得到水性聚氨酯；

或為