[發明專利]一種超支化高交聯復合水性聚氨酯的制備方法

在審

• 申請號: 202010091909.8
• 申請日: 2020-02-14
• 公開（公告）號: CN111171269A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 李明春;辛梅華;邢宇
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: C08G18/66
• 分類號: C08G18/66;C08G18/48;C08G18/42;C08G18/34;C08G18/32;C09D175/08
• 代理公司: 泉州市文華專利代理有限公司 35205
• 代理人: 葉二紅

本發明公開了一種超支化高交聯復合水性聚氨酯的制備方法，先以二異氰酸酯、低聚物二元醇和催化劑為原料反應制備預聚體，然后添加多官能度的超支化聚酯進行交聯，加入硅偶聯劑對其進行封端，最后添加三乙胺中和，乳化。通過多官能度的超支化聚酯和硅偶聯劑的水解?縮合反應得到高交聯度復合水性聚氨酯乳液。本發明得到的高交聯復合水性聚氨酯乳液具有良好的貯存穩定性，成膜后表現出良好的疏水性、抗水、耐溶劑性和熱穩定性。

技術領域

本發明屬于超支化水性聚氨酯涂料領域，特別是涉及一種超支化高交聯復合水性聚氨酯的制備方法。

背景技術

聚氨酯因為其良好的性能被人們廣泛熟知，例如：韌性、耐磨、機械柔韌和耐化學品等。然而傳統溶劑型PU涂料不可避免存在著揮發性有機物(VOC)問題，對自然環境及生物健康帶來一定損害。隨著人類環護意識的增強，和各國法律法規對VOC的限制，環境友好型水性聚氨酯涂料逐漸受到關注。但與傳統溶劑型聚氨酯涂料相比，因為在水性聚氨酯中添加了親水性成份，使得水性聚氨酯的一些性能如：疏水、耐水、機械、耐溶劑和穩定性等還不夠完善，在一些方面上限定了水性聚氨酯基涂料的應用。為了提高、改善水性聚氨酯的性能，可以通過減少親水性成份、增加固含量和提高交聯度的方法改善，而最行之有效的方法是提高交聯度。

超支化聚酯(HBP)由于其不同于線性的獨特的三維、球狀大分子結構使其具有高密度的功能性端基、緊密的分子結構和少的鏈纏結等特性，逐漸受到了廣泛的關注和快速的發展。由于HBP的高支化度，它的物理和化學性質與同等分子量的線性高分子是不同的。HBP因其低熔點、高溶解性和低粘度被認為具有高的研究和市場使用價值。

有機-無機復合材料已引起了大量關注，它們即結合了有機和無機材料的優點，同時克服了兩者的缺點。為了改善WPU膠膜在使用時表現出的缺陷，通常采用引入有機硅方式改性。聚二甲基硅氧烷改性能夠降低涂膜的表面能，增強耐水性和熱穩定性。硅偶聯劑能夠水解-縮合使得聚氨酯鏈段交聯，形成交聯復合結構，這種水解-縮合過程得到的高交聯度的有機-無機復合聚合物交聯結構正受到廣泛的關注。通過對有機-無機相對成份的調節，使材料具有某種特定的性能。

有鑒于此，本案發明人力求能利用上述各優良特性，研發一種制備具有良好的耐水性、耐污性、疏水和熱穩定性的水性聚氨酯樹脂的獨特方法。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種高交聯復合水性聚氨酯的制備方法，其制得的水性聚氨酯樹脂具有良好的耐水性、耐污性、疏水和熱穩定性。

為了達成上述目的，本發明的技術方案是：

一種超支化高交聯復合水性聚氨酯的制備方法，包括如下步驟：

(1)一次性加入二異氰酸酯、真空脫水后的低聚物二元醇和催化劑，在氮氣保護氛圍下，85-95℃的溫度條件下攪拌反應1.5-2.5h，合成產物A，其中，二異氰酸酯與低聚物二元醇的摩爾比為3.6:1-3.8:1；

(2)將親水擴鏈劑加入到步驟(1)獲得的產物A中，在氮氣保護氛圍下，85-95℃的溫度條件下攪拌反應1.5-2.5h，合成產物B；

(3)在步驟(2)產物B中加入超支化聚酯交聯產物，在氮氣保護氛圍下，85-95℃的溫度條件下攪拌反應1.5-2.5h，合成產物C；

(4)在步驟(3)產物C中加入三乙胺中和產物，在氮氣保護氛圍下，30-50℃的溫度條件下攪拌反應0.5-1h，合成產物D；

(5)在步驟(4)產物D中加入硅偶聯劑封端，在氮氣保護氛圍下，30-50℃的溫度條件下攪拌反應15-30min，合成產物E，即超支化高交聯復合水性聚氨酯預聚體，其中硅偶聯劑的用量為產物E質量的5％-9％，步驟(2)中，親水擴鏈劑的用量為產物E質量的5％-7％；步驟(3)中的超支化聚酯的用量為產物E質量的3％-6％。