[發(fā)明專利]一種磺酸型水性聚氨酯分散體的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811484807.1
• 申請(qǐng)日: 2018-12-06
• 公開（公告）號(hào): CN109749042B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牟靜;王小君;許羊程;余冬梅;陳八斤;余學(xué)康;瞿少敏;胡娟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州傳化精細(xì)化工有限公司;傳化智聯(lián)股份有限公司;浙江傳化化學(xué)品有限公司
• 主分類號(hào): C08G18/66
• 分類號(hào): C08G18/66;C08G18/42;C08G18/48;C08G18/44;C08G18/32;C08G18/12
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務(wù)所(普通合伙) 33206
• 代理人: 張建青

本發(fā)明公開了一種磺酸型水性聚氨酯分散體的制備方法。本發(fā)明先讓胺基磺酸鹽親水?dāng)U鏈劑按照常規(guī)工藝進(jìn)行第一次親水?dāng)U鏈反應(yīng)，在此基礎(chǔ)上向體系中加入混合溶劑，利用混合溶劑改變殘留胺基磺酸鹽、聚氨酯離聚體、溶劑三者之間相容性，使整個(gè)反應(yīng)體系處于近均相的反應(yīng)狀態(tài)，讓殘留的胺基磺酸鹽繼續(xù)進(jìn)行第二次親水?dāng)U鏈反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)胺基磺酸鹽的高效利用。本發(fā)明的制備方法大幅降低了胺基磺酸鹽的殘留，降低成本的同時(shí)，能夠更加精準(zhǔn)地進(jìn)行配方方案設(shè)計(jì)，得到高性能的水性聚氨酯分散體。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水性聚氨酯技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種磺酸型水性聚氨酯分散體的制備方法。

背景技術(shù)

水性聚氨酯分散體因其無毒、生產(chǎn)和使用安全等特點(diǎn)，愈加受到人們的重視，加之科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，水性聚氨酯在涂料、涂飾劑、粘合劑、織物整理等各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。根據(jù)親水基團(tuán)的不同，水性聚氨酯分散體分為陽(yáng)離子型、陰離子型和非離子型，其中陰離子型水性聚氨酯最為重要、應(yīng)用最廣泛。根據(jù)引入到聚氨酯大分子鏈上的陰離子基團(tuán)類型，陰離子型水性聚氨酯主要分為羧酸型和磺酸型，目前，市場(chǎng)上陰離子水性聚氨酯產(chǎn)品大多為羧酸型，尤其是國(guó)內(nèi)產(chǎn)品更是以羧酸型為主。但是，羧酸型水性聚氨酯分散體存在著配伍性差、耐老化性能差等缺點(diǎn)，尤其是羧酸聚酯型水性聚氨酯產(chǎn)品，其耐水解性能很不好，產(chǎn)品儲(chǔ)存穩(wěn)定期較短，不能滿足高性能場(chǎng)合的使用要求。而磺酸型水性聚氨酯分散體的產(chǎn)品因其良好的耐水解性、配伍性，能夠滿足苛刻條件、高性能要求的場(chǎng)合。

磺酸型水性聚氨酯分散體主要通過磺酸型親水?dāng)U鏈劑或磺酸型聚酯多元醇的選用，向聚氨酯分子鏈上引入磺酸鹽型親水基團(tuán)，其中以胺基磺酸型親水?dāng)U鏈劑的選用為主。專利文獻(xiàn)CN101508785A優(yōu)選利用N-(2-氨基乙基)-2-氨基乙烷磺酸鈉鹽得到穩(wěn)定的聚氨酯分散體粘合劑，但沒有明確表述出水性聚氨酯分散體的制備過程。專利文獻(xiàn)CN103703041A公開了一種基于聚酯多元醇的水性聚氨酯聚脲分散體，其優(yōu)選的離子化合物是胺基磺酸型親水?dāng)U鏈劑，該專利明確指出采用胺基磺酸鹽通過一次親水?dāng)U鏈反應(yīng)合成水性聚氨酯聚脲分散體。專利文獻(xiàn)CN103360563A先制備聚氨酯預(yù)聚體，將合成的聚氨酯預(yù)聚體加溶劑稀釋成若干份，分別加入不同劑量的磺酸鹽型親水?dāng)U鏈劑通過一次擴(kuò)鏈反應(yīng)制備成不同的聚氨酯離聚體，將聚氨酯離聚體重新混合，再分散到去離子水中乳化得到分散體，加入后擴(kuò)鏈劑進(jìn)行二次后擴(kuò)鏈反應(yīng)，最后脫除溶劑得到水性聚氨酯乳液。專利文獻(xiàn)CN107793549A公開了一種水性聚氨酯自消光樹脂及其制備方法，其將2-[(2-氨乙基)氨基]乙磺酸鈉作為唯一的親水?dāng)U鏈劑，該專利也是采用一次親水?dāng)U鏈反應(yīng)的合成方法，在親水?dāng)U鏈反應(yīng)過程中會(huì)持續(xù)勻速滴加丙酮溶劑來調(diào)整反應(yīng)體系的粘度。以上這類采用純胺基磺酸鹽親水?dāng)U鏈劑制備水性聚氨酯時(shí)都是采用一次擴(kuò)鏈反應(yīng)的合成方法，而胺基磺酸鹽親水?dāng)U鏈劑不溶于丙酮、丁酮等極性有機(jī)溶劑，為水相溶液體系，其與聚氨酯預(yù)聚體的相容性差，因此親水?dāng)U鏈反應(yīng)時(shí)擴(kuò)鏈不均勻、擴(kuò)鏈效率低，在加水乳化分散前，胺基磺酸鹽親水?dāng)U鏈劑沒有被有效利用，這一方面增加了胺基磺酸鹽的用量、增加成本，另一方面殘留的胺基磺酸鹽對(duì)水性聚氨酯分散體的性能會(huì)產(chǎn)生不良影響，尤其是嚴(yán)重影響了涂膜的耐水性。專利文獻(xiàn)CN106800632A公開了一種純磺酸型的高固含量水性聚氨酯乳液的制備方法，該專利也是采用一次親水?dāng)U鏈反應(yīng)的合成方法將磺酸基團(tuán)引入到聚氨酯分子鏈上，但其通過在聚氨酯分子鏈上引入小分子胺類作為輔助擴(kuò)鏈劑來提高磺酸鹽擴(kuò)鏈劑與聚氨酯預(yù)聚物反應(yīng)的均勻性和效率。但是這種方法只是部分改善了體系的相容性，在實(shí)際制備過程中還是存在一定量的不溶于體系的胺基磺酸鹽游離在外，不能有效地參與親水?dāng)U鏈反應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種磺酸型水性聚氨酯分散體的制備方法，其先讓胺基磺酸鹽親水?dāng)U鏈劑進(jìn)行第一次親水?dāng)U鏈反應(yīng)，再利用混合溶劑改善反應(yīng)體系相容性，使殘留的胺基磺酸型親水?dāng)U鏈劑繼續(xù)進(jìn)行第二次親水?dāng)U鏈反應(yīng)，提升其親水?dāng)U鏈聚合效率，實(shí)現(xiàn)胺基磺酸鹽親水?dāng)U鏈劑的有效利用；通過本發(fā)明的制備方法，可以更加有效地利用胺基磺酸鹽親水?dāng)U鏈劑，降低磺酸鹽單體的殘留、改善強(qiáng)親水基團(tuán)磺酸鹽基團(tuán)對(duì)聚氨酯性能的不良影響。

為此，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種磺酸型水性聚氨酯分散體的制備方法，其包含步驟：