[發(fā)明專(zhuān)利]無(wú)溶劑型水性聚氨酯分散體的制備方法及其產(chǎn)品

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711202969.7
• 申請(qǐng)日: 2017-11-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107936221A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李寧;李震;熊曉莉;李有剛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 重慶工商大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C08G18/75
• 分類(lèi)號(hào): C08G18/75;C08G18/73;C08G18/66;C08G18/42;C08G18/34;C08G18/12;C08G18/32;C09J175/06;C09J123/08
• 代理公司: 北京同恒源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11275
• 代理人: 趙榮之

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化學(xué)領(lǐng)域，涉及無(wú)溶劑型水性聚氨酯分散體的制備方法，還涉及由該方法制得的產(chǎn)品。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的聚氨酯多為溶劑型聚氨酯，在合成和使用過(guò)程中都會(huì)用到大量有機(jī)溶劑，像N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、甲乙酮(MEK)、甲苯和丙酮等。溶劑型聚氨酯雖然性能優(yōu)異、價(jià)格便宜，但污染環(huán)境，危害身體健康，而且增加了溶劑回收成本。隨著環(huán)保法律法規(guī)的健全和大眾環(huán)保意識(shí)的迅速提高，WPU的研究與開(kāi)發(fā)倍受行業(yè)關(guān)注，其應(yīng)用已從傳統(tǒng)的皮革涂飾劑行業(yè)延伸到了木器涂料和膠粘劑等領(lǐng)域。

中國(guó)專(zhuān)利CN102585154A公開(kāi)了一種用基于聚己二酸己二醇酯(分子量2000)與異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)混合物用自乳化法制備的水性聚氨酯，過(guò)程中沒(méi)有添加有機(jī)溶劑，固含量為45～60％。不足之處是未提及所制乳液穩(wěn)定性，即常溫放置至少6個(gè)月能夠穩(wěn)定存在，并且所用多元醇聚己二酸己二醇酯(Mn＝2000)分子量大，與異氰酸酯反應(yīng)活性高，均不利于無(wú)溶劑水性聚氨酯的合成，制備的預(yù)聚體粘度較大，大大增加了后續(xù)分散乳化過(guò)程的難度，且粘度較大的預(yù)聚體不利于后面所加物料的均勻分散和反應(yīng)。另外，隨著軟段分子量提高，乳化時(shí)相轉(zhuǎn)變點(diǎn)后移，導(dǎo)致相轉(zhuǎn)變點(diǎn)固含量降低，從而所得乳液固含量亦會(huì)降低。

美國(guó)專(zhuān)利USP.4,870,129公開(kāi)了一種基于1，6-己基二異氰酸酯(HDI)和異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)混合物制備的水性聚氨酯膠黏劑，該膠黏劑有較低的活化溫度和好的粘接性。不足之處：在合成的過(guò)程用大量的丙酮有機(jī)溶劑對(duì)預(yù)聚體進(jìn)行稀釋降低粘度，然后減壓蒸餾回收丙酮，耗時(shí)耗能，且產(chǎn)品中殘留的有機(jī)溶劑對(duì)環(huán)境以及身體都會(huì)造成危害。

中國(guó)專(zhuān)利CN103601867A公開(kāi)了一種高分子材料用的無(wú)水性聚氨酯的制備方法，沒(méi)有添加有機(jī)溶劑，粘接強(qiáng)度、成膜性能以及與水性丙烯酯樹(shù)脂相混溶性較好。不足之處在于所用異氰酸酯為T(mén)DI、TXMDI和HDI，其中TDI與TMXDI含有苯系物較多，制備的水性聚氨酯乳液不利于環(huán)保及身體健康，而且TDI和TMXDI在傳統(tǒng)的油性聚氨酯膠黏劑中使用較為廣泛，TDI和HDI活性高，與多元醇反應(yīng)快，合成的預(yù)聚體不好控制粘度，往往粘度相對(duì)較大，不利于無(wú)溶劑型水性聚氨酯的制備。另外，該技術(shù)所用的聚醚二元醇，對(duì)無(wú)溶劑水性聚氨酯的合成來(lái)說(shuō)是不利因素，不如單純的用聚酯型多元醇效果好，這是因?yàn)樵诤铣蛇^(guò)程中，與聚醚型聚氨酯相比，聚酯型聚氨酯的軟段含有酯基，可以與硬段的氨基甲酸酯鍵形成氫鍵，促進(jìn)了軟、硬段的相混微相分離程度較低，同時(shí)聚酯型聚氨酯的親水性又比聚醚型的強(qiáng)，在乳化時(shí)更有利于相轉(zhuǎn)變的發(fā)生。另外，該專(zhuān)利的乳化和攪拌過(guò)程時(shí)間為2h，耗時(shí)耗能。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的之一在于提供一種無(wú)溶劑型水性聚氨酯分散體的制備方法，該方法不添加任何有機(jī)溶劑、乳化劑以及助穩(wěn)定劑，降低了成本，減少污染環(huán)境，并且制備方便，且預(yù)聚體粘度低，既便于乳化，又能提高三乙胺與羧酸的反應(yīng)效率，很大程度上節(jié)省了反應(yīng)時(shí)間；本發(fā)明的目的之二在于提供由上述方法制得的無(wú)溶劑型水性聚氨酯分散體，該分散體具有固含量高的優(yōu)勢(shì)，較好的熱穩(wěn)定性好和機(jī)械穩(wěn)定性；本發(fā)明的目的之三在于提供利用所述無(wú)溶劑型水性聚氨酯分散體制備無(wú)溶劑型水性聚氨酯乳液的方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

1、無(wú)溶劑型水性聚氨酯分散體的制備方法，包括如下步驟：

1)將聚酯二元醇在N₂保護(hù)下攪拌，真空脫水，然后在溫度為40～90℃，繼續(xù)攪拌下加入異氰酸酯，反應(yīng)后加入催化劑二月桂酸二丁基錫T-12，繼續(xù)反應(yīng)至-NCO含量達(dá)到理論值后，降溫添加2,2-二羥甲基丁酸和二月桂酸二丁基錫，擴(kuò)鏈反應(yīng)至-NCO含量達(dá)到理論值后，加入三乙胺中和預(yù)聚結(jié)束；所述聚酯二元醇為新戊二醇己酸酯與聚己二酸-1,6-己二醇酯二醇的混合物；所述異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯與六亞甲基二異氰酸酯的混合物；

2)在恒溫?cái)嚢柘绿砑右叶泛腿ルx子水的混合液，其中乙二胺添加量為預(yù)聚體剩余-NCO含量的60～110％計(jì)算，乳化，攪拌得無(wú)溶劑型水性聚氨酯乳液。