[發明專利]水性聚氨酯用聚醚擴鏈劑的制備方法

有效

• 申請號: 202011465488.7
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112646162B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 周玉波;欒森;張德江;王騰
• 申請（專利權）人: 山東一諾威新材料有限公司
• 主分類號: C08G65/28
• 分類號: C08G65/28;C08G18/48
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 趙真真

本發明涉及高分子材料技術領域，具體涉及一種水性聚氨酯用聚醚擴鏈劑的制備方法，以聚醚多元醇低聚物為母液，雙金屬氰化絡合物為催化劑，加入環氧丙烷進行引發反應，引發反應結束后連續加入二羥甲基丙酸和二羥甲基丁酸中的至少一種、環氧乙烷、環氧丙烷開環聚合制得。本發明將傳統的固體水性擴鏈劑液化后，能夠提升反應過程中物料之間的接觸面積和互溶性，有利于促進水性聚氨酯的聚合反應，縮短合成周期、降低物料粘度、提高乳液穩定性；同時解決了二羥甲基丙酸、二羥甲基丁酸與雙金屬氰化絡合物催化劑均為固體而造成的接觸面積小、催化反應困難的問題，反應周期短、生產效率高，一次制備母液后可循環制備目標產品，簡單高效、生產成本低。

技術領域

本發明涉及高分子材料技術領域，具體涉及一種水性聚氨酯用聚醚擴鏈劑的制備方法。

背景技術

水性聚氨酯是聚氨酯溶于水或分散于水中形成的溶液或乳液，與溶劑型聚氨酯相比，具有無毒、不易燃燒、不污染環境等優點，自上世紀60年代末水性聚氨酯被引入市場后，水性聚氨酯以優異的粘結能力，出色的耐溫變性能，優良的耐低溫性能，良好的生物相容性以及環保無毒的特性而廣泛應用于涂料、膠粘劑、皮革等在多個領域。

水性聚氨酯有多種制備方式，目前應用最為廣泛的是陰離子型自乳化水性聚氨酯，其制備過程中水性擴鏈劑是一種必不可少的原料。水性擴鏈劑不僅在聚氨酯預聚體制備過程中作為擴鏈劑使用，而且將親水基團羧基陰離子引入到聚氨酯大分子主鏈中，再經過中和、離子化，使疏水性很強的聚氨酯呈現水溶性、具備自乳化性能，進而制備成穩定的乳液。

親水性擴鏈劑以二羥甲基丙酸(DMPA)和二羥甲基丁酸(DMBA)應用最為廣泛，這兩種擴鏈劑均為固體顆粒，熔點分別為189-191℃和108-115℃，因此在使用過程中存在溶解慢、反應時間長、能耗高等問題，并且使聚氨酯預聚體的粘度進一步升高。通過引入有機溶劑可以降低體系粘度，但會降低制品性能，并且產生環保問題。

專利CN 106221649 A《低粘度高粘接強度的水性聚氨酯鞋用膠粘劑及其制備方法》中公開了一種水性聚氨酯鞋用膠粘劑及其制備方法，通過調節配方、加入丙酮調節粘度、引入三羥甲基丙烷等擴鏈劑提高粘結強度、引入氮甲基吡咯烷酮提高粉狀組分溶解度，并未解決固體二羥甲基丙酸帶來的影響。

專利CN 107057027 A《一種高固含量低粘度水性聚氨酯的制備方法》中公開了一種基于乳液粒子堆積模型、提高乳液粒子空間利用率原理制備高固含量低粘度水性聚氨酯的方法，并未解決固體親水性擴鏈劑帶來的影響。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種水性聚氨酯用聚醚擴鏈劑的制備方法，將二羥甲基丙酸、二羥甲基丁酸液化，能夠大幅提升反應過程中物料之間的接觸面積和互溶性，縮短水性聚氨酯反應時間、降低預聚體粘度、提高乳液穩定性。

本發明所述的水性聚氨酯用聚醚擴鏈劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)向起始劑1中加入堿金屬催化劑，滴加環氧乙烷進行聚合反應，反應完畢后經中和、吸附、干燥、過濾，得到聚醚多元醇低聚物；

(2)以聚醚多元醇低聚物為母液，以雙金屬氰化絡合物為催化劑，加入環氧丙烷進行引發反應，引發后連續加入起始劑2、環氧乙烷和環氧丙烷進行開環聚合反應，制得目標產物水性聚氨酯用聚醚擴鏈劑；

(3)以目標產物水性聚氨酯用聚醚擴鏈劑代替步驟(1)中制備的聚醚多元醇低聚物作為母液，重復步驟(2)中的制備方法，循環制備水性聚氨酯用聚醚擴鏈劑；

其中：步驟(2)中所述的起始劑2為二羥甲基丙酸或二羥甲基丁酸中的至少一種。

步驟(1)中所述的起始劑1為甘醇、二甘醇、丙二醇或1,4-丁二醇中的至少一種，用量為起始劑1與環氧乙烷質量之和的10.3-35.3％。