[發(fā)明專利]一種復(fù)合改性陽離子型水性聚氨酯底涂劑的合成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110604072.7
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113292698B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙雨花;王軍威;亢茂青;殷寧;馮月蘭;李其峰;張清運(yùn);李曉云
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所
• 主分類號: C08G18/66
• 分類號: C08G18/66;C08G18/58;C08G18/48;C08G18/42;C08G18/44;C08G18/32;C08G18/12;C08G18/83;C09D175/04;C09D5/00
• 代理公司: 太原申立德知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 14115
• 代理人: 程園園

本發(fā)明公開了一種復(fù)合改性陽離子型水性聚氨酯底涂劑的合成方法，屬于水性聚氨酯技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明針對難粘金屬(如銅、鋁)與非金屬(如橡膠、塑料等)粘接性差的問題，通過將已脫水的多元醇、環(huán)氧樹脂和二異氰酸酯加入反應(yīng)器中，在攪拌狀態(tài)下加熱保溫反應(yīng)制備異氰酸酯封端的預(yù)聚體；向反應(yīng)體系中加入溶劑、含叔氨基小分子醇胺擴(kuò)鏈劑和催化劑，通過加熱保溫反應(yīng)制備含有離子化基團(tuán)的聚氨酯中間體；用二正丁胺反滴定法分析NCO％含量達(dá)到理論值后進(jìn)行降溫；向反應(yīng)體系中加中和劑中和，同時進(jìn)行降溫；將去離子水在快速攪拌下緩慢加入反應(yīng)體系分散均勻，加入硅烷偶聯(lián)劑，進(jìn)行升溫；真空脫除溶劑，得到乳白色分散液，即為復(fù)合改性陽離子型水性聚氨酯乳液。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水性聚氨酯技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合改性陽離子型水性聚氨酯底涂劑的合成方法。

背景技術(shù)

由于聚氨酯粘合劑分子含有不同的軟硬段結(jié)構(gòu)，對寬范圍基材如塑料、橡膠、和金屬材料等具有良好的粘接性能而得到廣泛應(yīng)用。隨著人們環(huán)境保護(hù)意識的增強(qiáng)和國家環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格。無溶劑和水性聚氨酯粘合劑及涂料越來越受到重視。無溶劑粘合劑以單組份粘合劑易于操作，在使用前不需要混合而受到市場的青睞。單組份聚氨酯粘合劑多為濕氣固化型，包括異氰酸酯封端和硅氧烷封端。異氰酸酯封端的單組份聚氨酯粘合劑是基于端異氰酸酯與水反應(yīng)而固化，因其反應(yīng)速度慢，反應(yīng)形成的CO₂氣泡導(dǎo)致較低的粘接強(qiáng)度，以及一定的異氰酸酯毒性，使其應(yīng)用受到限制；硅烷封端的聚氨酯通過硅氧烷與水縮合脫出醇化合物而固化，雖可有效解決粘合層的氣泡問題，但由于硅氧烷鏈段與聚氨酯的相容性較差，粘合劑層的強(qiáng)度較低，導(dǎo)致粘接強(qiáng)度降低。

水性聚氨酯以水代替有機(jī)溶劑作為分散介質(zhì)，具有無毒、不燃、綠色環(huán)保和聚氨酯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，與多種基材具有較好的粘接性能，已成為溶劑型涂料和粘合劑的優(yōu)質(zhì)替代品在許多行業(yè)得到廣泛應(yīng)用如家具、汽車、艦船、電子、建筑、包裝、印刷、服裝和制鞋等。但對于一些難粘的基材如鞋材中的PVC、油皮、真皮以及金屬銅和鋁等依然存在粘接強(qiáng)度低導(dǎo)致脫粘的問題。早在90年代，SUDIPTA MOHANTY et al(Journal of Applied PolymerScience，1996，62：1993-2003)用PPG、HDI和N-MDEA合成了一系列不同N-MDEA含量的陽離子型水性聚氨酯(CWPU)用于多孔基材皮革、PVC、橡膠和剛性基材黃銅，鋁和玻璃的粘合劑，分別測試了拉伸剪切強(qiáng)度和剝離強(qiáng)度。其拉伸剪切強(qiáng)度在0.2～0.48N/mm²，剝離強(qiáng)度則在0.1～0.17N/mm.Wang等[Journal of Colloid and Interface Science，2008，324(1):36-41]合成了用羥基硅烷改性的陽離子型水性聚氨酯乳液，討論了合成的乳液粒徑和膜的熱穩(wěn)定性，結(jié)果表明:隨著羥基硅烷加入量的增加，漆膜耐熱性得到提高。CN 102432798 B發(fā)明了一種環(huán)氧樹脂改性陽離子水性聚氨酯乳液的制備方法，是通過加入環(huán)氧樹脂，引入交聯(lián)結(jié)構(gòu)提高紙張的施膠度、耐折次數(shù)和環(huán)壓指數(shù)。具有工藝簡單，節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。CN110540629A公開了一種有機(jī)硅改性陽離子水性聚氨酯防水劑的制備方法，是用多元醇、羥基硅油、多異氰酸酯、陽離子擴(kuò)鏈劑、封端劑和水經(jīng)預(yù)聚、擴(kuò)鏈、封端、分散而達(dá)到發(fā)明目的。CN 108047425 B發(fā)明了一種有機(jī)硅改性陽離子水性聚氨酯及其制備方法和應(yīng)用，所用有機(jī)硅為特殊結(jié)構(gòu)的聚醚改性聚硅氧烷，擴(kuò)鏈劑為N-甲基二乙醇胺。用作皮革涂飾劑具有乳液粒徑小、貯存穩(wěn)定，膠膜耐水性好、手感優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)。CN 103804613 B發(fā)明了一種有機(jī)硅改性陽離子水性聚氨酯抗菌乳液的制備方法。并在步驟(3)中加入羥基丙烯酸酯和硅烷偶聯(lián)劑與過量的-NCO基反應(yīng)將硅氧烷鏈引入結(jié)構(gòu)中而達(dá)到改性的目的。CN 106149381A公開了一種具有自交聯(lián)結(jié)構(gòu)的陽離子型有機(jī)硅改性PUA織物涂層膠及其制備方法，是采用多異氰酸酯先與羥端基聚硅氧烷反應(yīng)，再與聚醚或聚酯二醇反應(yīng)合成端-NCO基的預(yù)聚體，然后與陽離子親水?dāng)U鏈劑反應(yīng)并進(jìn)一步與己二酸二酰肼(ADH)進(jìn)行反應(yīng)得到肼基封端的陽離子水性聚氨酯乳液；另外用丙烯酸單體和雙丙酮丙烯酰胺(DAAM)制得含有酰肼基團(tuán)的聚丙烯酸酯乳液；最后將兩種乳液按一定比例混合，得到自交聯(lián)陽離子型有機(jī)硅改性PUA織物涂層膠。這種涂層膠避免了有害交聯(lián)劑的使用，具有環(huán)保、耐水壓高、機(jī)械性能好、成本低廉、可染色等優(yōu)點(diǎn)，可用于錦綸織物的涂層整理。