[發(fā)明專利]一種聚氨酯-丙烯酸酯類拒水劑的制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811272859.2
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109403045B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 杜金梅;王少飛;許長海;孫昌;周嫦娥;姚安康;周攀飛
• 申請（專利權(quán)）人: 高青如意紡織有限公司
• 主分類號: D06M15/568
• 分類號: D06M15/568;D06M15/572;D06M15/263;C08F283/00;C08F220/18;C08F220/14;C08F220/20
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 張勇

本發(fā)明公開了一種聚氨酯?丙烯酸酯類拒水劑的制備方法及其應(yīng)用，屬于環(huán)保型高分子技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明聚氨酯?丙烯酸酯類拒水劑能夠?qū)⒕郯滨ズ捅┧狨ソY(jié)構(gòu)優(yōu)勢互補，整理后織物的物理機械性能、耐水溶性能與熱力學(xué)性能方面都有所改善。通過在聚氨酯分子鏈段內(nèi)部引入含碳碳雙鍵的結(jié)構(gòu)單元，化學(xué)接枝丙烯酸酯類單體，增加了丙烯酸酯結(jié)構(gòu)與水性聚氨酯結(jié)構(gòu)化學(xué)鍵結(jié)合的數(shù)量，產(chǎn)生支化結(jié)構(gòu)，提高了相容性；通過肟類封端結(jié)構(gòu)與織物結(jié)合，產(chǎn)品牢度高。本發(fā)明聚氨酯?丙烯酸酯類拒水劑避免了含氟拒水劑帶來的環(huán)境污染和生物積累毒性的問題，應(yīng)用前景廣闊。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種聚氨酯-丙烯酸酯類拒水劑的制備方法及應(yīng)用，屬于環(huán)保型高分子技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

疏水織物因具有防雪、防污染、抗氧化以及自清潔等性能逐漸受到人們的青睞，制備優(yōu)異的拒水劑成為研究的熱點。傳統(tǒng)拒水劑以有機氟類為代表，具備優(yōu)異的疏水性能。但是，有機氟類拒水劑多采用全氟辛基，其合成原料為全氟辛基磺酰衍生物(PFOS)、鹵素、酰胺和其他衍生物，包括全氟辛酸(PFOA)。以上原料化學(xué)穩(wěn)定性高，在環(huán)境中易于聚集，在生物體內(nèi)產(chǎn)生積累，對人體健康和環(huán)境產(chǎn)生危害。國際上要求使用含碳氟化合物的產(chǎn)品都必須達到環(huán)保要求，而含全氟辛基整理劑及其降解產(chǎn)物是目前世界上公認的最難降解的有機污染物之一。隨著綠色環(huán)保觀念的發(fā)展，開發(fā)綠色無氟類拒水劑迫在眉睫。除氟碳基團外，烷烴鏈也可有效降低材料表面能從而賦予其疏水性能。丙烯酸酯類拒水劑具備較長烷基鏈，應(yīng)用于織物可顯著降低其表面能。但是，丙烯酸酯類拒水劑熱粘冷脆、柔韌性差、不耐溶劑的缺點，使得在應(yīng)用時存在很大弊端。聚氨酯是一種分子主鏈上含有氨基甲酸酯重復(fù)單元的高分子化合物，具有耐低溫、柔韌性好、粘結(jié)強度高等優(yōu)點。

自上世紀80年代以來，聚氨酯被用來改性丙烯酸酯類產(chǎn)品，以獲得優(yōu)勢性能互補的新型拒水劑。早期聚氨酯改性丙烯酸酯采用物理共混的方法，利用聚氨酯與丙烯酸酯氫鍵結(jié)合的方式，提高兩種分子的互溶性。但由于氫鍵分子間作用力較弱，使得聚氨酯丙烯酸酯拒水劑的穩(wěn)定性較差。為改善聚氨酯與丙烯酸酯相容性，可采用化學(xué)交聯(lián)的方式在聚氨酯和丙烯酸酯間發(fā)生化學(xué)結(jié)合提高其穩(wěn)定性。早期的化學(xué)交聯(lián)多采用含羰基的二丙酮丙烯酰單體，經(jīng)脫水反應(yīng)形成交聯(lián)得到交聯(lián)體系，但由于在交聯(lián)前，聚氨酯和丙烯酸酯已經(jīng)形成較為穩(wěn)定的大分子，使得兩種高分子間的交聯(lián)存在一定限制。目前常用的化學(xué)交聯(lián)多采用在聚氨酯鏈段末端引入含有碳碳雙鍵的化學(xué)物，利用其含有的活潑氫對聚氨酯預(yù)聚體的異氰酸根(-NCO)封端，獲得含活潑雙鍵封端的聚氨酯預(yù)聚體，利用其含有的活潑雙鍵與丙烯酸酯發(fā)生自由基結(jié)合，獲得穩(wěn)定的聚氨酯丙烯酸酯拒水劑。

現(xiàn)有方法均采用含雙鍵的交聯(lián)單體在聚氨酯末端引入雙鍵，使得雙鍵靠近親油端而遠離親水基，便于移動，較易聚合。然而該方法得到的拒水劑無法對材料實現(xiàn)有效的低表面能覆蓋，從而限制了拒水劑的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

為了上述問題、拓寬聚氨酯-丙烯酸酯類拒水劑的應(yīng)用范圍，本發(fā)明構(gòu)建了一種具有接枝結(jié)構(gòu)的聚氨酯-丙烯酸酯類拒水劑。通過具有特定結(jié)構(gòu)的雙鍵單體，調(diào)節(jié)水性聚氨酯分子中活性雙鍵的數(shù)目，進而調(diào)控聚氨酯和丙烯酸酯之間的相容性，增加丙烯酸酯類單體在拒水劑分子中的含量。

本發(fā)明的第一個目的是提供一種聚氨酯-丙烯酸酯類拒水劑的制備方法，所述方法包括：

(1)利用聚合物多元醇、部分親水性擴鏈劑和二異氰酸酯制備聚氨酯預(yù)聚體；

(2)聚氨酯預(yù)聚體與含羥基及碳碳雙鍵的小分子單體、剩余的親水性擴鏈劑擴鏈得到內(nèi)部含有碳碳雙鍵的聚氨酯分子主鏈；

(3)加入肟類封端劑對主鏈進行封端、自乳化一段時間，得到聚氨酯自乳液；

(4)將聚氨酯自乳液與丙烯酸酯單體聚合構(gòu)建接枝共聚物，得到聚氨酯-丙烯酸酯類拒水劑。

本發(fā)明的一種實施方式中，所述聚氨酯預(yù)聚體中的異氰酸根與羥基的摩爾比值為1.3～2.2。