二氧化碳基水性聚氨酯-聚脲、制备方法及涂料/粘接剂技术

本发明专利技术提供一种二氧化碳基聚(碳酸酯‑醚)型水性聚氨酯‑聚脲及其制备方法，属于涂料/粘接剂技术领域。该水性聚氨酯‑聚脲的结构式如式Ⅰ所示。本发明专利技术还提供一种二氧化碳基聚(碳酸酯‑醚)型水性聚氨酯‑聚脲的制备方法，本发明专利技术的制备过程中无需任何有机溶剂及催化剂，克服了二氧化碳基水性聚氨酯制备过程需要大量溶剂的缺点。本发明专利技术还提供上述二氧化碳基聚(碳酸酯‑醚)型水性聚氨酯‑聚脲制备得到的涂料/粘接剂，该涂料/粘接剂具有优异的机械及粘接性能，能够满足其在涂料及粘接剂方面的使用要求。

Carbon dioxide based waterborne polyurethane polyurea, preparation method and coating / adhesive

The present invention provides a carbon dioxide based poly (carbonate ether) waterborne polyurethane polyurea and preparation method thereof, belonging to the technical field of coating / adhesive. Structure of the waterborne polyurethane polyurea such as formula I. The invention also provides a carbon dioxide based poly (carbonate ether) method for preparing waterborne polyurethane polyurea, without any organic solvent and catalyst preparation process of the invention, overcomes the carbon dioxide based waterborne polyurethane preparation process requires a lot of disadvantages of solvent. The present invention also provides the carbon dioxide based poly (carbonate ether) prepared by waterborne polyurethane polyurea coatings for / adhesive, the coating / adhesive with mechanical and excellent adhesive performance, can meet the requirements in coating and adhesive.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于涂料/粘接剂
，具体涉及一种二氧化碳基水性聚氨酯-聚脲、制备方法及涂料/粘接剂。
技术介绍
聚氨酯涂层因具有良好的机械性能、粘接性能、耐磨性、耐腐蚀性等优点，已广泛用于家居涂装、汽车内饰、皮革、建筑材料等领域。而溶剂型聚氨酯的应用因易挥发溶剂的缺点受到限制，从而推动了水性聚氨酯的开发和利用。近年，二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯被报道兼具耐水解、耐氧化及较好的机械性能，具有替代传统聚氨酯的潜质。然而，以往报道的二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯制备过程需要用30％-70％丙酮、丁酮、氮甲基吡咯烷酮等有机溶剂降低体系粘度，不仅消耗了大量资源，更使得制备成本大幅提升，且水性聚氨酯制备过程中引入的溶剂需在后期脱除，带来了能源的浪费。正是因为制备过程中大量有机溶剂的消耗及脱除使得看起来绿色的水性聚氨酯并不那么环保。因此，开发一种二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯的无溶剂制备方法显得尤为迫切。
技术实现思路
为解决二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯-聚脲制备过程需要用有机溶剂作为反应介质的问题，本专利技术提供一种二氧化碳基水性聚氨酯-聚脲、制备方法及涂料/粘接剂。本专利技术首先提供一种二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯-聚脲，结构式如式Ⅰ所示：式Ⅰ中，R1为R2为CH2或H2C-CH2；R3为或R4为式Ⅰ中，m，n均为聚合度，4≤m≤33,7≤n≤33。本专利技术还提供一种二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯-聚脲的制备方法，该方法包括：步骤一：氮气保护下，将二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)二元醇、亲水扩链剂和二异氰酸酯反应，得到末端带有NCO基团的聚氨酯预聚物；步骤二：将步骤一得到的聚氨酯预聚物和中和剂反应，得到预聚物分散液1；步骤三：将步骤二得到的预聚物分散液1与磺酸盐型多元胺扩链剂反应，得到预聚物分散液2；步骤四：将步骤三得到的预聚物分散液2和多元胺扩链剂反应，得到二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯-聚脲。优选的是，所述的二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)二元醇具有结构为m，n均为聚合度，4≤m≤33,7≤n≤33。优选的是，所述的二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)二元醇数均分子量在1200～3500道尔顿，碳酸酯基团含量在30％～65％。优选的是，所述的二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、二异氰酸六亚甲基酯或二环己基甲烷二异氰酸酯。优选的是，所述的亲水扩链剂为2,2-二羟甲基丙酸或2,2-二羟甲基丁酸。优选的是，所述的磺酸盐型多元胺扩链剂为2-[(2-氨基乙基)氨基]乙磺酸钠盐、2,4-二氨基苯磺酸钠或3-(五聚(1-(氨丙氧基)丙基)氨基)丙基-1-磺酸钠。优选的是，所述的多元胺扩链剂为乙二胺、1,3-丙二胺、1,4-丁二胺、一缩二乙烯三胺、二缩三乙烯四胺或三缩四乙烯五胺。本专利技术还提供上述二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯-聚脲制备得到的涂料/粘接剂。一种涂料/粘接剂，按照重量份数计，包括如下组分：本专利技术的有益效果本专利技术首先提供一种二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯-聚脲，结构式如式Ⅰ所示，该二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯-聚脲采用无溶剂制备，且具有优异的机械及粘接性能。本专利技术还提供一种二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯-聚脲的制备方法，和现有技术相对比，制备过程中无需任何有机溶剂及催化剂，克服了二氧化碳基水性聚氨酯制备过程需要大量溶剂的缺点，不仅降低了生产成本，还避免了资源及能源的浪费，具有明显的成本及环保优势。本专利技术还提供上述二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯-聚脲制备得到的涂料/粘接剂，该涂料/粘接剂具有优异的机械及粘接性能，能够满足其在涂料及粘接剂方面的使用要求。附图说明图1为本专利技术实施例1制备得到的二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯-聚脲的核磁氢谱图；图2为本专利技术实施例1制备得到的二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯-聚脲的红外光谱图。具体实施方式本专利技术首先提供一种二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯-聚脲，结构式如式Ⅰ所示：式Ⅰ中，R1为R2为CH2或H2C-CH2；R3为或R4为式Ⅰ中，m，n均为聚合度，4≤m≤33,7≤n≤33。本专利技术还提供一种二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯-聚脲的制备方法，该方法包括：步骤一：氮气保护下，将二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)二元醇、亲水扩链剂和二异氰酸酯反应，得到末端带有NCO基团的聚氨酯预聚物；步骤二：将步骤一得到的聚氨酯预聚物和中和剂反应，得到预聚物分散液1；步骤三：将步骤二得到的预聚物分散液1与磺酸盐型多元胺扩链剂反应，得到预聚物分散液2；步骤四：将步骤三得到的预聚物分散液2和多元胺扩链剂反应，得到二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯-聚脲。按照本专利技术，在氮气保护下，将二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)二元醇、亲水扩链剂和二异氰酸酯加入反应装置，优选在80-90℃下反应4-5小时，得到末端带有NCO的聚氨酯预聚物；所述的二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)二元醇、亲水扩链剂和二异氰酸酯重量份数比优选为(400～1000)：(35～100)：(180～300)。按照本专利技术，所述的二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)二元醇具有结构为m，n均为聚合度，4≤m≤33,7≤n≤33。所述的二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)二元醇数均分子量优选为1200～3500道尔顿，碳酸酯基团含量在30％～65％。按照本专利技术，所述的二异氰酸酯优选为异佛尔酮二异氰酸酯、二异氰酸六亚甲基酯或二环己基甲烷二异氰酸酯。按照本专利技术，所述的亲水扩链剂优选为羧酸型亲水扩链剂，更优选为2,2-二羟甲基丙酸或2,2-二羟甲基丁酸。按照本专利技术，在上述得到的NCO的聚氨酯预聚物中加入中和剂反应，优选反应温度为80-90℃，反应时间为0.5h，然后加入去离子水搅拌以降低粘度并降低体系温度至室温，继续加入去离子水稀释，得到聚氨酯预聚物分散液1。按照本专利技术，所述的中和剂优选为三乙胺、氨水或氢氧化钠，所述的二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)二元醇和中和剂的重量份数比优选为(400～1000)：(10～30)。按照本专利技术，在得到的预聚物分散液1中加入磺酸盐型多元胺扩链剂，优选在室温下反应20分钟，得到预聚物分散液2；所述的磺酸盐型多元胺扩链剂优选为2-[(2-氨基乙基)氨基]乙磺酸钠盐(AAS-Na)，2,4-二氨基苯磺酸钠(SDBS-Na)或3-(五聚(1-(氨丙氧基)丙基)氨基)丙基-1-磺酸钠(PPS-Na)。所述的二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)二元醇和磺酸盐型多元胺扩链剂的重量份数比优选为(400～1000)：(10～30)。按照本专利技术，在得到的预聚物分散液2中加入多元胺扩链剂，优选在室温下反应2小时，得到二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯-聚脲；所述的多元胺扩链剂优选为乙二胺、1,3-丙二胺、1,4-丁二胺、一缩二乙烯三胺、二缩三乙烯四胺或三缩四乙烯五胺。所述的二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)二元醇和多元胺扩链剂的重量份数比优选为(400～1000)：(9～60)。本专利技术还提供上述二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯-聚脲制备得到的涂料/粘接剂。一种涂料/粘接剂，按照重量份数计，包括如下组分：按照本专利技术，所述的水性增稠剂没有特殊限制，优选商品型号为BENAQUA100本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二氧化碳基聚(碳酸酯‑醚)型水性聚氨酯‑聚脲，其特征在于，结构式如式Ⅰ所示：式Ⅰ中，R1为R2为CH2或H2C‑CH2；R3为R4为式Ⅰ中，m，n均为聚合度，4≤m≤33,7≤n≤33。

【技术特征摘要】
1.一种二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯-聚脲，其特征在于，结构式如式Ⅰ所示：式Ⅰ中，R1为R2为CH2或H2C-CH2；R3为R4为式Ⅰ中，m，n均为聚合度，4≤m≤33,7≤n≤33。2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯-聚脲的制备方法，其特征在于，该方法包括：步骤一：氮气保护下，将二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)二元醇、亲水扩链剂和二异氰酸酯反应，得到末端带有NCO基团的聚氨酯预聚物；步骤二：将步骤一得到的聚氨酯预聚物和中和剂反应，得到预聚物分散液1；步骤三：将步骤二得到的预聚物分散液1与磺酸盐型多元胺扩链剂反应，得到预聚物分散液2；步骤四：将步骤三得到的预聚物分散液2和多元胺扩链剂反应，得到二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯-聚脲。3.根据权利要求2所述的一种二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯-聚脲的制备方法，其特征在于，所述的二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)二元醇具有结构为m，n均为聚合度，4≤m≤33,7≤n≤33。4.根据权利要求2所述的一种二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯-聚脲的制备方法，其特征在于，所述的二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)二元醇数均分子量在12...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪金，张红明，王献红，王佛松，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22