阳离子水性聚氨酯树脂、其制备方法与水性聚氨酯胶粘剂技术

本发明专利技术提供了一种阳离子水性聚氨酯树脂，本申请还提供了一种阳离子水性聚氨酯树脂的制备方法，包括以下步骤：将具有式(Ⅱ)结构的聚(碳酸酯‑醚)二元醇与具有式(Ⅲ)结构的二异氰酸酯反应，得到第一产物；将所述第一产物与亲水扩链剂在催化剂的作用下反应，得到第二产物；将所述第二产物、蔗糖与丁二醇反应，再加入酸中和后得到阳离子水性聚氨酯树脂；所述酸为三氟乙酸、三氯乙酸、醋酸或盐酸。本申请采用蔗糖改性聚氨酯，使得到的阳离子水性聚氨酯具有较好的耐水性和粘结性。

【技术实现步骤摘要】
阳离子水性聚氨酯树脂、其制备方法与水性聚氨酯胶粘剂
本专利技术涉及水性聚氨酯树脂
，尤其涉及一种阳离子水性聚氨酯树脂、其制备方法与水性聚氨酯胶粘剂。
技术介绍
聚氨酯以其软硬度可调范围广、耐低温、柔韧性好以及附着力强等优点被广泛应用于皮革涂饰、涂料、胶黏剂等领域。然而随着各国环境安全法律法规的出台，许多国家已限制了溶剂型聚氨酯的应用，因此水性聚氨酯的研制与生产受到世界各国的重视，而且都取得了长足的发展。按照“绿色化学”和“清洁生产”的要求，水性聚氨酯应该是从产品设计、原材料选用到整个生产过程及应用，都应具有环境友好、无毒、无害的特性。目前用于制备聚氨酯的低分子二元醇大多数来源于石化产品，所制备的水性聚氨酯乳液无法摆脱对石化资源的依赖，难以实现“绿色化学”和“清洁生产”的要求。利用二氧化碳和环氧丙烷共聚制备聚(碳酸酯-醚)多元醇，进而制备水性聚氨酯可以减少对石化资源的依赖。采用聚(碳酸酯-醚)多元醇制备的水性聚氨酯与传统的聚酯多元醇和聚醚多元醇制备的水性聚氨酯相比具有较为优异的耐水性和机械性能，是一种制备水性胶粘剂的理想原料。目前利用聚(碳酸酯-醚)多元醇制备阴离子水性聚氨酯的研究报道比较多，而阳离子型水性聚氨酯的报道较少。阳离子型水性聚氨酯分子链上带正电荷，对基材具有很好的浸润性，同时对水的硬度不敏感，可在酸性条件下使用，故其在纺织、粘合剂、皮革和造纸等领域具有广泛的应用前景。申请号为201610104911.8的专利公开了利用聚(碳酸酯-醚)多元醇制备阳离子水性聚氨酯的方法；该方法采用聚(碳酸酯-醚)多元醇作为软段、N-甲基二乙醇胺为亲水基团制备的阳离子水性聚氨酯工艺简单、性能优异。申请号为201610301060.6的专利公开了一种阳离子水性聚氨酯的制备及应用，其利用含有碳碳双键的聚(碳酸酯-醚)多元醇制备阳离子水性聚氨酯，采用该水性聚氨酯和水性聚苯胺制备光-热双固化的防腐涂料，得到的漆膜致密，具有较高的铅笔硬度。然而以上制备的阳离子水性聚氨酯链段中含有亲水基，得到的聚氨酯的耐水性有待于提高，且与传统的溶剂型聚氨酯胶黏剂相比，具有室温固化速度慢，耐水性差，初粘力低等缺点。为了研制出环保且综合性能优异的水性聚氨酯胶黏剂，需要对水性聚氨酯进行改性。鉴于“绿色化学”和“清洁生产”的要求，需要采用天然材料进行改性以得到真正意义上的综合性能优异的环保型水性聚氨酯胶黏剂。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于提供一种水性聚氨酯树脂，本申请提供的水性聚氨酯树脂具有较好的粘结性能与耐水性。有鉴于此，本申请提供了一种阳离子水性聚氨酯树脂，由具有式(Ⅱ)结构的聚(碳酸酯-醚)二元醇、具有式(Ⅲ)结构的二异氰酸酯、亲水扩链剂、蔗糖、丁二醇和酸制备得到；所述酸选自三氟乙酸、三氯乙酸、醋酸或盐酸；其中，R1选自式(ⅰ)～式(ⅴ)中的一种；m为1～30，n为1～35。本申请还提供了一种阳离子水性聚氨酯树脂的制备方法，包括以下步骤：将具有式(Ⅱ)结构的聚(碳酸酯-醚)二元醇与具有式(Ⅲ)结构的二异氰酸酯反应，得到第一产物；将所述第一产物与亲水扩链剂在催化剂的作用下反应，得到第二产物；将所述第二产物、蔗糖与丁二醇反应，再加入酸中和后得到阳离子水性聚氨酯树脂；所述酸为三氟乙酸、三氯乙酸、醋酸或盐酸；其中，R1选自式(ⅰ)～式(ⅴ)中的一种；m为1～30，n为1～35。优选的，得到第一产物的步骤中，所述反应在保护性气氛下进行，所述反应在有机溶剂中进行。优选的，所述有机溶剂为丁酮、丙酮或环己酮。优选的，得到第二产物的步骤中，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡，所述亲水扩链剂为N-甲基二乙醇胺。优选的，得到阳离子水性聚氨酯树脂的步骤具体为：将所述第二产物与蔗糖反应，得到第三产物；将所述第三产物与丁二醇反应，加入酸中和后再加入去离子水乳化，得到阳离子水性聚氨酯树脂。优选的，所述具有式(Ⅱ)结构的聚(碳酸酯-醚)二元醇与具有式(Ⅲ)结构的二异氰酸酯反应前还包括：将所述具有式(Ⅱ)结构的聚(碳酸酯-醚)二元醇脱水。优选的，所述聚(碳酸酯-醚)二元醇、二异氰酸酯、亲水扩链剂、蔗糖和丁二醇的质量比为(960～3000)：(370～1050)：(70～230)：(40～100)(30～80)。优选的，所述聚(碳酸酯-醚)二元醇的分子量为1500～5000道尔顿。本申请提供了一种水性聚氨酯胶粘剂，包括上述方案所述的或上述方案所述的制备方法所制备的阳离子水性聚氨酯树脂和辅料。本申请提供了一种阳离子水性聚氨酯树脂，其采用天然材料蔗糖对聚氨酯进行改性，可将羟基引入聚氨酯主链中，使之形成复杂的交联网状结构，使得到的水性聚氨酯树脂仍能保持环境友好，且粘结性能、耐水性均会有很大提高。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的改性水性聚氨酯树脂的红外谱图；图2为本专利技术实施例1制备的改性水性聚氨酯树脂的1HNMR图谱。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。本专利技术实施例公开了一种阳离子水性聚氨酯树脂，由具有式(Ⅱ)结构的聚(碳酸酯-醚)二元醇、具有式(Ⅲ)结构的二异氰酸酯、亲水扩链剂、蔗糖、丁二醇和酸制备得到；所述酸选自三氟乙酸、三氯乙酸、醋酸或盐酸；其中，R1选自式(ⅰ)～式(ⅴ)中的一种；m为1～30，n为1～35。本申请采用蔗糖对聚氨酯树脂进行改性，可将羟基引入聚氨酯主链中，使之形成复杂的交联网状结构，得到的水性聚氨酯树脂仍保持环境友好的特性，且粘结性能及耐水性均会提高。同时，本申请还提供了所述水性聚氨酯树脂的制备方法，包括以下步骤：将具有式(Ⅱ)结构的聚(碳酸酯-醚)二元醇与具有式(Ⅲ)结构的二异氰酸酯反应，得到第一产物；将所述第一产物与亲水扩链剂在催化剂的作用下反应，得到第二产物；将所述第二产物、蔗糖与丁二醇反应，再加入酸中和后得到阳离子水性聚氨酯树脂；所述酸为三氟乙酸、三氯乙酸、醋酸或盐酸；其中，R1选自式(ⅰ)～式(ⅴ)中的一种；m为1～30，n为1～35。在制备水性聚氨酯树脂的过程中，本申请首先将具有式(Ⅱ)结构的聚(碳酸酯-醚)二元醇与具有式(Ⅲ)结构的二异氰酸酯反应，得到第一产物；本申请对所述聚(碳酸酯-醚)二元醇的来源没有特别的限制，采用本领域技术人员熟知的方法制备即可；优选的，按照公开号为CN102617844A和公开号为CN102432857A的专利公开的制备方法制备得到；所述聚(碳酸酯-醚)二元醇的结构如式(Ⅱ)所示：其中，m为1～30，优选为10～25；n为1～35，优选为5～30。所述二异氰酸酯具有式(Ⅲ)结构，更具体的，所述二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种，更优选为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯和4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种。在上述反应过程中，所述聚(碳酸酯-醚)二元醇在反应之前，优选进行了除水，所述除水的方式本申请没有特别的限制，优选为减压蒸馏除水，所述除水的温度优选为105～115℃，时间为50～70min。所述反应优选在溶剂中进行，所述溶剂优选选自丁酮、丙酮和环己酮中的一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阳离子水性聚氨酯树脂，其特征在于，由具有式(Ⅱ)结构的聚(碳酸酯‑醚)二元醇、具有式(Ⅲ)结构的二异氰酸酯、亲水扩链剂、蔗糖、丁二醇和酸制备得到；所述酸选自三氟乙酸、三氯乙酸、醋酸或盐酸；

【技术特征摘要】
1.一种阳离子水性聚氨酯树脂，其特征在于，由具有式(Ⅱ)结构的聚(碳酸酯-醚)二元醇、具有式(Ⅲ)结构的二异氰酸酯、亲水扩链剂、蔗糖、丁二醇和酸制备得到；所述酸选自三氟乙酸、三氯乙酸、醋酸或盐酸；OCNR1NCO(Ⅲ)；其中，R1选自式(ⅰ)～式(ⅴ)中的一种；m为1～30，n为1～35。2.一种阳离子水性聚氨酯树脂的制备方法，包括以下步骤：将具有式(Ⅱ)结构的聚(碳酸酯-醚)二元醇与具有式(Ⅲ)结构的二异氰酸酯反应，得到第一产物；将所述第一产物与亲水扩链剂在催化剂的作用下反应，得到第二产物；将所述第二产物、蔗糖与丁二醇反应，再加入酸中和后得到阳离子水性聚氨酯树脂；所述酸为三氟乙酸、三氯乙酸、醋酸或盐酸；OCNR1NCO(Ⅲ)；其中，R1选自式(ⅰ)～式(ⅴ)中的一种；m为1～30，n为1～35。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，得到第一产物的步骤中，所述反应在保护性气氛下进行，所述反应在有机溶剂中进行。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为丁酮、丙酮或环己酮。5.根据权利要求2所述的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：李颖，张亚明，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