[發(fā)明專利]一種耐水高強(qiáng)度的透明水性聚氨酯的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911049010.3
• 申請(qǐng)日: 2019-10-31
• 公開（公告）號(hào): CN110818878B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴夢煒;張勇;江陽;陳禹廷;宋攀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): C08G18/76
• 分類號(hào): C08G18/76;C08G18/66;C08G18/61;C08G18/46;C08G18/42;C08G18/40;C08G18/34;C08G18/12;C08G18/32;C08J5/18;C08L75/06
• 代理公司: 上?？剖⒅R(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 劉燕武

本發(fā)明涉及一種耐水高強(qiáng)度的透明水性聚氨酯的制備方法，包括以下步驟：(1)在氮?dú)鈿夥障?，往多元醇低聚物中加入多異氰酸酯、含硅的功能性擴(kuò)鏈劑、小分子親水?dāng)U鏈劑、小分子擴(kuò)鏈劑和催化劑，升溫反應(yīng)，得到預(yù)聚體；(2)繼續(xù)往預(yù)聚體中加入中和劑，接著，再加入去離子水乳化，然后加入后擴(kuò)鏈劑進(jìn)一步擴(kuò)鏈；(3)最后，脫除步驟(2)所得反應(yīng)產(chǎn)物的有機(jī)溶劑，成膜，干燥，即得到目的產(chǎn)物。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明制備的水性聚氨酯在保持高力學(xué)性能和透明性的同時(shí)提高膜耐水性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于聚氨酯材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種耐水高強(qiáng)度的透明水性聚氨酯的制備方法。

背景技術(shù)

水性聚氨酯具有綠色環(huán)保、無毒、不易燃、生物相容性好等特點(diǎn)。材料本身耐磨、耐腐蝕、力學(xué)性能優(yōu)異的特點(diǎn)。由于目前對(duì)VOC排放限制的要求不斷提高，水性的聚氨酯逐步替代溶劑型被廣泛應(yīng)用于涂層、油墨、膠黏劑、皮革和織物整理等領(lǐng)域。與傳統(tǒng)的溶劑型聚氨酯相比，聚氨酯中引入了親水離子基團(tuán)從而能夠分散在水中。親水基團(tuán)的存在會(huì)降低水性聚氨酯的耐水性，尤其對(duì)于聚酯型的聚氨酯來說，更容易吸水而導(dǎo)致力學(xué)性能下降甚至失去應(yīng)用價(jià)值。目前常常通過使用一些針對(duì)耐水性而開發(fā)的多異氰酸酯或多元醇低聚物來提高耐水性。其中使用Si改性提高水性聚氨酯耐水性，降低表面能是一種常用而有效的手段。通常使用有機(jī)硅氧烷或羥基或氨基封端的PDMS最為常用。

CN101914343A公開了一種用有機(jī)硅氧烷改性的水性聚氨酯涂層，涂層的吸水率在24h時(shí)低于10％，同時(shí)附著力仍然保持在較好的水平。CN105566606A公開了一種含有硅氧烷基側(cè)鏈的水性聚氨酯，將硅氧烷基引入側(cè)鏈提高了水性聚氨酯的耐水性，提高了水接觸角，拉伸強(qiáng)度在4.2-27.5MPa，并且具有乳液具有良好的存儲(chǔ)穩(wěn)定性等。CN107266645A公開了硅氧烷改性的水性聚氨酯，拉伸強(qiáng)度在30MPa以上，具有高強(qiáng)度低模量的特性，24小時(shí)的吸水率在10％以下。上述專利使用有機(jī)硅氧烷改性改性耐水性時(shí)，當(dāng)加入較多時(shí)聚氨酯的力學(xué)性能下降比較明顯，而透光性則更明顯的受到嚴(yán)重影響，進(jìn)而影響了材料在特定場合的應(yīng)用。而本發(fā)明通過減少或改變親水基團(tuán)的分布位置，配合少量含硅的功能性擴(kuò)鏈劑可以提高水性聚氨酯膜耐水性，并保留乳液的穩(wěn)定性，膜優(yōu)異的力學(xué)性能和透光性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種耐水高強(qiáng)度的透明水性聚氨酯的制備方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種耐水高強(qiáng)度的透明水性聚氨酯的制備方法，包括以下步驟：

(1)在氮?dú)鈿夥障?，往多元醇低聚物中加入多異氰酸酯，小分子擴(kuò)鏈劑和催化劑，升溫反應(yīng)，得到預(yù)聚體；

(2)繼續(xù)往預(yù)聚體中加入中和劑，接著，再加入去離子水乳化，然后加入后擴(kuò)鏈劑進(jìn)一步擴(kuò)鏈；

(3)最后，脫除步驟(2)所得反應(yīng)產(chǎn)物的有機(jī)溶劑，成膜，干燥，即得到目的產(chǎn)物。

進(jìn)一步的，步驟(1)中，所述的多元醇低聚物為側(cè)鏈不含離子的多元醇低聚物和/或側(cè)鏈含離子的多元醇低聚物，其中，

側(cè)鏈不含離子基團(tuán)的多元醇低聚物的數(shù)均分子量為500-2500，其碳鏈結(jié)構(gòu)為聚己二酸己二醇酯、聚己二酸戊二醇酯、聚己內(nèi)酯或聚碳酸酯型中的一種或多種混合；

側(cè)鏈含離子基團(tuán)的多元醇低聚物為數(shù)均分子量為1000-2500的聚酯型或聚醚型多元醇低聚物，所含的離子基團(tuán)為羧基、磺酸基或磷酸基中的一種或多種。該類多元醇側(cè)鏈包含的離子基團(tuán)質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為4％，位置分布均勻，在合成水性聚氨酯時(shí)相比小分子親水?dāng)U鏈劑能均勻的分布在鏈段中，同時(shí)可以提高水性聚氨酯的相混合性。

進(jìn)一步的，步驟(1)中，含硅的功能性擴(kuò)鏈劑為數(shù)均分子量為400-3000的羥基、氨基、烷羥基(可以優(yōu)選包括1-6個(gè)CH₂單元)或聚醚基封端的硅氧烷擴(kuò)鏈劑。更優(yōu)選的，硅氧烷擴(kuò)鏈劑為分子量400-3000的羥基硅油。