[發明專利]一種交聯型水性聚氨酯及其制備方法

有效

• 申請號: 201810726200.3
• 申請日: 2018-07-04
• 公開（公告）號: CN108912296B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 來水利;高晨;祝旭;劉轉
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C08G18/66
• 分類號: C08G18/66;C08G18/67;C08G18/42;C08G18/34;C08G18/44
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開一種交聯型水性聚氨酯的制備方法，包括以下步驟：步驟1，將聚酯多元醇、二異氰酸酯混合，再滴加催化劑二月桂酸二丁基錫，通入氮氣，進行反應；步驟2，然后加入親水擴鏈劑進行反應，再加入封端擴鏈劑反應；加入中和劑反應后，加水分散，得到水性聚氨酯乳液；步驟3，向水性聚氨酯乳液中加入多雙鍵蓖麻油溶液，并滴加引發劑，進行反應，反應結束后除去溶劑，即得交聯型水性聚氨酯。本發明先合成水性聚氨酯乳液，再將多雙鍵蓖麻油與水性聚氨酯進行自由基共聚反應，多雙鍵蓖麻油被接入水性聚氨酯結構中合成了具有空間網絡結構的交聯型水性聚氨酯，使其機械性能提高；聚合物內部的空間密度增大，使空間縮小水分子難以進入，耐水性提高。

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，具體涉及一種交聯型水性聚氨酯及其制備方法。

背景技術

水性聚氨酯乳液因其以水為介質存在干燥遲緩的問題，還由于在合成時引入了羧基、磺酸基等親水基團及缺乏化學交聯的線性結構而表現出耐熱性差、耐溶劑性差、拉伸強度低等缺點，這都嚴重制約了水性聚氨酯的大范圍推廣應用。所以，為提高水性聚氨酯的耐水性、耐溶劑性及力學性能需要對其進行更加深入的交聯改性--活性基團之間形成化學鍵將聚氨酯大分子鏈交聯起來，形成網狀結構的聚合物。

蓖麻油(C.O)是天然油脂，具有活性基團多、來源廣泛等優點，化學結構主要是蓖麻油酸三酸甘油酯。蓖麻油分子中含有大量碳碳雙鍵和羥基，為共聚、交聯反應提供活性接枝點，可引入PU鏈段之間發生不可控交聯，形成具有交聯互穿的網絡狀結構。但由于蓖麻油羥基平均官能度約為2.7，直接與異氰酸酯反應交聯程度低，所以用馬來酸酐(MA)進行改性引入雙鍵，則改性后的蓖麻油雙鍵官能度大幅提高，與含雙鍵的水性聚氨酯共聚得到交聯程度更高的交聯互穿的網絡狀結構，膠膜機械性能也顯著增強。

目前，有將蓖麻油與馬來酸酐進行反應來增加蓖麻油官能度的，但該技術在于先將蓖麻油一個支鏈上的羥基與馬來酸酐進行單酯化反應，剩余兩個支鏈的羥基再與異氰酸酯基團反應作為聚氨酯預聚體的軟段，這樣使得預聚體軟硬段比例難以控制，膠膜的力學性能也隨之降低。

發明內容

本發明的目的是提供一種交聯型水性聚氨酯及其制備方法，所得交聯型水性聚氨酯形成的膠膜耐水性和機械性能大大提高。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種交聯型水性聚氨酯的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，將聚酯多元醇、二異氰酸酯混合，再滴加催化劑二月桂酸二丁基錫，通入氮氣，進行反應；

步驟2，然后加入親水擴鏈劑進行反應，再加入封端擴鏈劑反應；加入中和劑反應后，加水分散，得到水性聚氨酯乳液；

步驟3，向水性聚氨酯乳液中加入多雙鍵蓖麻油溶液，并滴加引發劑，進行反應，反應結束后除去溶劑，即得交聯型水性聚氨酯。

優選的，多雙鍵蓖麻油溶液采用如下方法制備得到：將馬來酸酐溶于有機溶劑，再滴加到蓖麻油中進行酯化反應，反應結束后，調節pH＝7～8，加水稀釋，制得多雙鍵蓖麻油溶液；其中，馬來酸酐和蓖麻油的摩爾比為 (2.7～3)：1。

進一步的，酯化反應在微波反應器中進行，酯化反應的反應溫度為80℃ -100℃，反應時間為40～60min，微波輻射功率400w～600w。

進一步的，步驟1中，反應溫度為60～80℃，反應時間為1h～3h；

優選的，步驟1中，聚酯多元醇和二異氰酸酯的摩爾比為1：(2.6～3.2)，二月桂酸二丁基錫的添加量為二異氰酸酯和聚酯多元醇總質量的 0.05％～0.08％。

優選的，步驟2具體是：加入親水擴鏈劑在60℃～80℃下反應2h～4h，再加入封端擴鏈劑在60℃～80℃下反應1h～2h，降溫至40℃～50℃，加入中和劑反應15min～30min，調pH值至7～8，加水分散得到水性聚氨酯乳液。