[發(fā)明專利]一種高固含量聚醚型水性聚氨酯及其制備方法

在審

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• 申請日: 2019-12-05
• 公開（公告）號(hào): CN111116858A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃晨笛
• 申請（專利權(quán)）人: 黃晨笛
• 主分類號(hào): C08G18/66
• 分類號(hào): C08G18/66;C08G18/48;C08G18/12;C08G18/10;C08G18/34;C08G18/32
• 代理公司: 合肥市長遠(yuǎn)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34119
• 代理人: 劉勇

本發(fā)明公開了一種高固含量聚醚型水性聚氨酯及其制備方法，制備方法包括先將聚醚多元醇、二異氰酸酯混合反應(yīng)，控制合適的反應(yīng)溫度和時(shí)間，然后加入親水性擴(kuò)鏈劑、部分或者全部不含親水基團(tuán)的擴(kuò)鏈劑、交聯(lián)劑，在不加催化劑的條件下進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)，然后加水乳化，加入余量非親水性擴(kuò)鏈劑進(jìn)行后擴(kuò)鏈反應(yīng)。本發(fā)明制備的聚醚型水性聚氨酯固含量達(dá)到45?56％，其力學(xué)性能與傳統(tǒng)方法制備的低固含量聚醚型水性聚氨酯相比，基本保持一致甚至得到改善。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水性聚氨酯技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高固含量聚醚型水性聚氨酯及其制備方法。

背景技術(shù)

水性聚氨酯是一種以水為分散介質(zhì)的高聚物，由于不涉及或很少涉及有機(jī)溶劑的使用，環(huán)保性能好，可基本實(shí)現(xiàn)VOC零排放，生產(chǎn)過程中也很少有廢水產(chǎn)生。水性聚氨酯可作為涂層樹脂、膠黏劑而廣泛應(yīng)用于合成革、涂料、木器漆、織物整理、電子、汽車等領(lǐng)域。隨著國家相關(guān)環(huán)保政策的不斷出臺(tái)，對環(huán)保的要求也不斷提高，市場對水性聚氨酯的需求隨之不斷擴(kuò)大。

水性聚氨酯以水作為分散劑，不可避免的存在著一些問題，如涂層耐水性、施膠過程中初干慢、水蒸發(fā)所消耗的能量大等。基于上述原因，水性聚氨酯如何提高固含量一直是人們關(guān)注的一個(gè)重要問題。傳統(tǒng)的丙酮法和預(yù)聚體法，只有部分聚酯型水性聚氨酯和聚四氫呋喃制備的水性聚氨酯可以做到固含量超過50％，絕大多數(shù)聚醚型水性聚氨酯的固含量難以超過40％，其原因主要是在反應(yīng)過程中，體系粘度會(huì)隨著反應(yīng)的進(jìn)行不斷提高，高粘度導(dǎo)致反應(yīng)進(jìn)行比較困難，生成的聚合物分子量大小差異比較大，親水基團(tuán)的分布也不均勻，加水量少時(shí)，難以乳化。雖然通過丙酮可以調(diào)整粘度，但由于聚醚型聚氨酯與水的親合力相對較低，導(dǎo)致聚醚型水性聚氨酯的固含量依然難以提高。這限制了水性聚醚型聚氨酯在很多場合的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種高固含量聚醚型水性聚氨酯及其制備方法，解決了聚醚型水性聚氨酯固含量低的問題。

本發(fā)明提出的一種高固含量聚醚型水性聚氨酯的制備方法，包括以下步驟：

S1、按重量計(jì)，稱取下述原料：聚醚多元醇30-80重量份、二異氰酸酯15-40重量份、親水性擴(kuò)鏈劑2-5重量份、不含親水基團(tuán)的擴(kuò)鏈劑2-20重量份、交聯(lián)劑0-5重量份、水86-100重量份；

S2、將聚醚多元醇、二異氰酸酯混合后，在70-85℃條件下攪拌2-6h；

S3、加入親水性擴(kuò)鏈劑、交聯(lián)劑和20-100wt％的不含親水基團(tuán)的擴(kuò)鏈劑進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)，反應(yīng)過程中加入丙酮調(diào)節(jié)粘度，使粘度為5-7Pa·s；

S4、冷卻，調(diào)節(jié)pH為7-8，然后加入水乳化；

S5、加入余量不含親水基團(tuán)的擴(kuò)鏈劑，攪拌反應(yīng)；

S6、脫除丙酮，即得。

優(yōu)選地，所述步驟S3具體如下：先加入含羧基的親水性擴(kuò)鏈劑，在70-85℃反應(yīng)1-3h，再加入交聯(lián)劑和20-100wt％的不含親水基團(tuán)的擴(kuò)鏈劑，在70-85℃反應(yīng)3-4h，反應(yīng)過程中加入丙酮調(diào)節(jié)粘度，使粘度為5-7Pa·s。

優(yōu)選地，所述步驟S3具體如下：先加入交聯(lián)劑和20-100wt％的不含親水基團(tuán)的擴(kuò)鏈劑，在70-85℃反應(yīng)2-4h，再加入含磺酸基的親水性擴(kuò)鏈劑，在25-30℃反應(yīng)10-30min，反應(yīng)過程中加入丙酮調(diào)節(jié)粘度，使粘度為5-7Pa·s。

優(yōu)選地，所述聚醚多元醇為聚氧化乙烯多元醇、聚氧化丙烯多元醇、聚四氫呋喃二醇中的一種或幾種的混合。

優(yōu)選地，所述聚醚多元醇的平均分子量為500-4000。

優(yōu)選地，所述二異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷-4,4’-二異氰酸酯、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、1,6-己基二異氰酸酯、苯二亞甲基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、四甲基環(huán)己基甲烷二異氰酸酯中的一種或幾種的混合。