[發明專利]一種水性硝化棉及其乳液和制備方法

有效

• 申請號: 201910727512.0
• 申請日: 2019-08-07
• 公開（公告）號: CN110423283B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 馬素德;張仁旭;黃露;趙利斌;馬君;黃浩
• 申請（專利權）人: 西華大學;四川北方硝化棉股份有限公司
• 主分類號: C08B15/06
• 分類號: C08B15/06;C08G18/76;C08G18/75;C08G18/10;C08G18/64;C08G18/48;C08G18/58;C09D101/18;C09D175/08
• 代理公司: 成都華風專利事務所(普通合伙) 51223
• 代理人: 杜朗宇

本發明提供一種水性硝化棉及其乳液及制備方法，以硝化棉分子為主要骨架，利用其活性基團的反應，引入親水性(包括羧基、羧酸鹽基、醚鍵)及特定功能性基團(環氧基團)，使所制備的新型硝化棉可穩定分散在水中；同時由于功能性基團的作用，本發明的產物成膜時可發生交聯反應形成分子量無限大的三維體形分子，從而解決已有水性硝化棉成膜后附著力差、柔韌性差、耐水性不足的問題。

技術領域

本發明屬于功能性有機高分子材料領域，具體涉及一種自乳化型水性硝化棉乳液。

背景技術

硝化棉又名硝化棉，是硝基涂料的主要成膜物質。傳統的硝基涂料VOC(揮發性有機化合物)含量較高，在使用中會造成大氣污染。近幾年，隨著環保力度的加大和綠色生產深入人心，水性硝基漆具有低VOC甚至零VOC、不燃、無毒、環保、節能等優點越來越受到人們的重視。但是現有水性硝化棉乳液存在穩定性差，成膜后柔韌性差、附著力差、耐水性不足的問題。現有水性硝化棉乳液的之二比，基本都是利用異氰酸酯原料的異氰酸根(-NCO)基團先后與親水性羥基原料和硝化棉分子中保留的羥基反應，形成一定程度的擴鏈。由于親水基團的引入，所得產物可穩定分散在水中形成水性硝化棉乳液(或稱樹脂)。但乳液(或稱樹脂)分子中不含有可發生進一步擴鏈反應的基團，在成膜中沒有發生分子量的進一步長大，因而其耐水性較差，并且因為分子量偏小容易導致柔韌性差、附著力低等缺陷，導致此類技術及其相應產品的應用收到限制。

發明目的

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種水性硝化棉乳液及其制備方法，解決現有水性硝化棉乳液成膜后附著力差、柔韌性差、耐水性不足的問題。

本發明的主要構思是以硝化棉分子為主要骨架，利用其活性基團的反應，引入親水性(包括羧基、羧酸鹽基、醚鍵)及特定功能性基團(環氧基團)，使所制備的硝化棉可穩定分散在水中；同時由于功能性基團的作用，本發明所述水性硝化棉乳液與現有常規固化劑一起成膜時，可發生交聯反應形成分子量無限大的三維體形分子，從而解決成膜后附著力差、柔韌性差、耐水性不足的問題。

本發明提供上述方法制備的水性硝化棉，其含有如下分子鏈段結構：

其中，R₁、R₂、R₃為根據原料的不同而不同。

R₁和R₂可以相同或不同，R₁、R₂為所述異氰酸酯物質分子去除所含異氰酸酯基團后的部分：如甲苯二異氰酸酯(TDI)、異弗尓酮二異氰酸酯(IPDI)、二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、二環己基甲烷二異氰酸酯(HMDI)、六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、賴氨酸二異氰酸酯(LDI)中的至少一種去除其分子所含異氰酸酯后的部分。

R₃為含親水基團的雙端羥基物質分子除去羥基后的剩余部分，如聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇800、聚乙二醇1000、聚乙二醇3000、聚乙二醇6000中的至少一種，或二羥基羧酸類物質，或選自二羥甲基丙酸、二羥甲基丁酸、二羥基環丁烷羧酸、二羥基喹啉羧酸中的至少一種，去除羥基后的剩余部分。

如，當選用含親水基團的雙端羥基物質為二羥甲基丙酸、二羥甲基丁酸，異氰酸酯選用異弗尓酮二異氰酸酯時候，對應的硝化棉樹脂典型分子鏈段的結構示意圖如下：

該硝化棉樹脂經過傅里葉變換紅外光譜分析，在1107cm^-1處顯示了醚鍵的特征吸收峰，在955cm^-1處顯示了羧基的特征吸收峰，在1645、837、1277cm^-1處的三個特征吸收峰表明產物分子中仍然含有較多的硝化棉鏈段，如圖1。