[發(fā)明專利]一種水性聚氨酯非均相擴鏈合成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711478610.2
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108264621B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發(fā)明（設計）人: 董海普;吳奎;張鈺馨
• 申請（專利權）人: 上海維凱光電新材料有限公司;上海乘鷹新材料有限公司
• 主分類號: C08G18/10
• 分類號: C08G18/10;C08G18/42;C08G18/44;C08G18/66;C08G18/32;C08G18/34;C09D175/06;C09D175/04
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權代理有限公司 31236
• 代理人: 莊文莉

本發(fā)明提供了一種水性聚氨酯非均相擴鏈合成方法，包括如下步驟：S1、預聚：將聚酯多元醇脫水后與二異氰酸酯進行預聚反應；S2、親水擴鏈及交聯(lián)：向步驟S1的物料中加入親水擴鏈劑、交聯(lián)劑和稀釋劑進行擴鏈、交聯(lián)反應；S3、中和擴鏈：向步驟S2的物料中加入中和胺、水、稀釋劑、pH緩沖劑和脂肪胺，反應結束得到預聚體；S4、分散乳化：向步驟S3的物料中加入水乳化，使預聚體均勻分散于水中；S5、后擴鏈反應：向步驟S4的物料中加入后擴鏈胺，在水中進行擴鏈，經(jīng)減壓蒸餾去除溶劑，即得。本方法在非均相狀態(tài)下，使用脂肪胺擴鏈，合成具有高含量脲基甲酸酯的水性聚氨酯樹脂；所得乳液膠束粒徑小，粘度低，流平性好和儲存性能佳。

技術領域

本發(fā)明涉及高分子材料技術領域，具體地，涉及一種水性聚氨酯非均相擴鏈合成方法。

背景技術

由于水性聚氨酯具有良好的物理性能，例如彈性、耐溶劑性和成膜性，目前廣泛應用于多種領域。原則上，可以降低可揮發(fā)有機物VOC含量，生產(chǎn)對健康無害的低排放涂料。但是實際上，由于合成過程中會使用不宜溶解的單體，合成過程中會廣泛使用高沸點溶劑或者增塑劑，一方面輔助溶解親水性化合物，提高親水性單體的反應轉化率；另一方面輔助溶解聚氨酯鏈段，提高產(chǎn)品的成膜性等性能。這些高沸點溶劑或者增塑劑，往往對健康有害。

公開號為CN107090069A的申請專利中公開了一種二次后擴鏈的水性聚氨酯制備方法及其制得的分散液，所述制備方法包括聚合物多元醇在催化劑作用下與二異氰酸酯、親水擴鏈劑、小分子擴鏈劑反應，并用溶劑調節(jié)粘度得到預聚體，加入中和劑和水，經(jīng)水溶性擴鏈劑擴鏈，再經(jīng)油溶性后擴鏈劑二次擴鏈，減壓脫除溶劑，得到二次后擴鏈的水性聚氨酯分散液。但該方法是在分散乳化后采用水溶性脂肪胺進行擴鏈，預聚體中不含有胺類的擴鏈劑，即脂肪胺的使用量小，會導致聚氨酯鏈段中脲基甲酸酯含量低，也就無法制得高耐溫、高硬度的水性聚氨酯乳液。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種水性聚氨酯非均相擴鏈合成方法。

本發(fā)明提供的生產(chǎn)水性聚氨酯乳液的工藝，使用脂肪胺擴鏈，同時加入水作為溶劑，即在非均相狀態(tài)下擴鏈，提高聚氨酯分子中的極性基團溶解性，提高合成穩(wěn)定性；同時加入pH緩沖劑，抑制異氰酸酯和水的副反應，降低異氰酸酯與脂肪胺的反應速率。該合成工藝反應溫和，放熱均勻易控制，產(chǎn)品的耐溫、流平等性能均明顯提高。同時乳化后膠束粒徑小，膠束間作用力小，乳液粘度低，儲存穩(wěn)定性高。適用于合成具有高脲基甲酸酯結構的聚氨酯乳液，以及大規(guī)模的水性聚氨酯生產(chǎn)。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的：

本發(fā)明提供一種水性聚氨酯非均相擴鏈合成方法，包括如下步驟：

S1、預聚：將聚酯多元醇脫水后與二異氰酸酯進行預聚反應；

S2、親水擴鏈及交聯(lián)：向經(jīng)步驟S1反應后的物料中加入親水擴鏈劑、交聯(lián)劑和稀釋劑進行擴鏈、交聯(lián)反應。

S3、中和擴鏈：向經(jīng)步驟S2反應后的物料中加入中和胺、去離子水、稀釋劑、pH緩沖劑和脂肪胺反應，當NCO含量低于2％時，反應結束得到預聚體；(目前進行擴鏈反應時均需要加入大量高沸點溶劑，導致環(huán)境污染。本發(fā)明通過加入水代替強極性的高沸點溶劑，同時加入pH緩沖劑抑制異氰酸酯與水的反應速率，確保反應過程穩(wěn)定可控，體系的pH值范圍為6.0-8.0。)

S4、分散乳化：向步驟S3的預聚體中加入去離子水乳化，使預聚體均勻分散于水中；

S5、后擴鏈反應：向經(jīng)步驟S4分散后的物料中加入后擴鏈胺，在水中進行擴鏈，經(jīng)減壓蒸餾去除稀釋劑，即得到水性聚氨酯乳液(具有交聯(lián)立體結構的高分子量水性聚氨酯)。

優(yōu)選地，步驟S1中，所述聚酯多元醇包括己二酸聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇和苯酐類聚酯多元醇中的一種或多種；所述聚酯多元醇的數(shù)均分子量為1000-3000。為了確保聚氨酯性能，聚酯多元醇的分子量優(yōu)選數(shù)均分子量1000-3000。