[發明專利]包覆碳黑粒子的交聯聚氨酯微球的制備方法及聚氨酯微球及其應用

有效

• 申請號: 202010002284.3
• 申請日: 2020-01-02
• 公開（公告）號: CN113061228B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 于乃超;秦佃斌;紀學順
• 申請（專利權）人: 萬華化學集團股份有限公司
• 主分類號: C08G18/75
• 分類號: C08G18/75;C08G18/73;C08G18/48;C08G18/42;C08K3/04;B01J13/14;C09D7/42;C09D175/08;C09D175/06;C09D7/62;A61K8/87;A61Q17/04;A61Q19/00
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本發明提供了一種包覆碳黑粒子的交聯聚氨酯微球的制備方法及聚氨酯微球，所述微球的制備方法，包括以下步驟：1)將碳黑粉末加入至多異氰酸酯中，充分分散后再依次加入聚醚多元醇和/或聚酯多元醇、親水化異氰酸酯、催化劑，得到有機相混合物；2)將水加入至有機相混合物中，通過高速剪切形成水包油包碳黑的懸浮液；3)向懸浮液中加入懸浮穩定劑，升溫聚合；4)分離得到包覆碳黑粒子的交聯聚氨酯微球。本發明制備得到的交聯聚氨酯微球具有優良的消光和防紫外線功能，可廣泛應用于水性涂料、水性皮革、水性油墨及個人護理領域。

技術領域

本發明涉及一種聚氨酯微球、方法及應用，尤其涉及一種包覆碳黑粒子的交聯聚氨酯微球的制備方法及聚氨酯微球及其應用，屬于高分子材料技術領域。

背景技術

聚氨酯微球的制備方法有物理法和化學法兩種。物理法主要是機械粉碎，因無法得到規則的真球型顆粒，而且對設備要求高、操作時間長，導致制備成本較高，因此，目前主流的聚氨酯微球的制備方法還是化學法。化學法的合成途徑也有兩種：一是在有機溶劑中通過分散聚合制備；一是在水相中通過懸浮聚合制備。考慮到有機溶劑對環境的污染問題，水相中懸浮聚合制備方法更有優勢。

中國公開專利CN1793192A公開了一種在含有吐溫-80、OP-10和十二烷基硫酸鈉的水中高速剪切由甲苯二異氰酸酯和聚醚多元醇合成的異氰酸基封端的預聚物，通過懸浮聚合的方式制備聚氨酯微球的方法。該方法制備的聚氨酯微球由于先反應生成了高分子預聚體，再在水相中分散，得到的顆粒是不夠圓潤的，膚感效果較差。中國公開專利CN108192074A公開了一種水相懸浮聚合制備交聯聚氨酯實心或空心微球的方法，該方法制備的實心聚氨酯微球可作為消光劑和手感改良劑應用于水性涂料和水性油墨領域，而空心聚氨酯微球具有更高的吸油值及更優異的手感，更適用于作為彩妝的添加劑應用于個人護理領域，但這兩種結構形式的聚氨酯微球都不具備抗紫外線的功能，因此在應用于涂料時容易老化不耐黃變，應用于彩妝添加劑則不具備防曬效果，并且空心聚氨酯微球的結構容易塌陷或破裂，存在影響漆膜透明度的缺陷。為了改善以上問題，本發明制備了一種包覆碳黑粒子的交聯聚氨酯微球。

發明內容

本發明的目的在于提供一種包覆碳黑粒子的交聯聚氨酯微球的制備方法及聚氨酯微球及其應用。通過本方法制備得到的聚氨酯微球由內向外具有碳黑粒子-高交聯聚氨酯-親水性聚氨酯的三層結構。用聚氨酯將碳黑粒子包覆，碳黑粒子會被有效隔離，無法形成堆積(粒子細度≤200nm)，因此肉眼不可見，從外觀上與相同尺寸的實心或空心聚氨酯微球是沒有區別的，但其中心剛性強度得以提高，使其外部軟彈、中心剛硬，具有優良的力學性能。此外，在光學性能方面，本發明提供的聚氨酯微球具有優良的消光和防紫外線作用，可廣泛應用于水性涂料、水性皮革、水性油墨及個人護理等技術領域。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種包覆碳黑粒子的交聯聚氨酯微球的制備方法，包括以下步驟：

1)將碳黑粉末加入至多異氰酸酯中，充分分散后再依次加入聚醚多元醇和/或聚酯多元醇、親水化異氰酸酯、催化劑，得到有機相混合物；優選地，多異氰酸酯單體、聚醚多元醇和/或聚酯多元醇至少一方的官能度為3以上，進一步優選3-5；

碳黑粉末分散至多異氰酸酯可使用高速分散機，優選轉速1000-2000rpm下，攪拌5-20min，再調節轉速至300-600rpm，攪拌10-20min；

本發明通過先后加料的方式使碳黑粒子表面吸附上多異氰酸酯單體，具體原理為：

在高速剪切條件下，碳黑粒子一方面均勻分散到多異氰酸酯中，另一方面其表面發生相切換(由固-氣界面切換為固-液界面)，并吸附上一層多異氰酸酯單體。當后續再加入聚醚和/或聚酯多元醇、親水化多異氰酸酯時，由于它們分子量較大，在空間位阻作用下不利于向碳黑粒子表面遷移，最終使碳黑粒子表面牢牢吸附上一層多異氰酸酯單體，在聚合反應完成后有利于形成水包油包碳黑的三層結構形態聚氨酯微球，避免因碳黑在有機相中分布不均形成其它不預期的雜化形態。