本发明专利技术公开了一种由可再生型多元醇制备丙烯酸改性水性聚氨酯的方法，本发明专利技术的方法工艺简单，生产成本低，同时制备的丙烯酸改性水性聚氨酯具有高耐候性、耐化学性、耐水性。该制备方法包括以下步聚：（１）由异氰酸酯、可再生型多元醇、催化剂及亲水扩链剂制备聚氨酯预聚物；（２）预聚体与多羟基化合物及丙烯酸类单体的有机溶剂混合物，进行二次扩链反应制备丙烯酸改性的预聚体；（３）改性的预聚物与成盐试剂反应中和成盐；（４）成盐后的预聚物加入到去离子水中高速乳化，同时加入扩链剂扩链；（５）加入引发剂进行自由基乳液聚合；（６）蒸馏脱除有机溶剂，制得丙烯酸改性的水性聚氨酯乳液。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种制备水性聚氨酯的方法，更具体地说涉及一种由可再生型多元醇制备丙 烯酸改性水性聚氨酯的方法。
技术介绍
聚氨酯是一种高功能性树脂，但传统的溶剂型聚氨酯合成过程中需要大量的溶剂，施工 过程中也需要加入不少有机溶剂，溶剂的挥发和残存在制品中的溶剂会对施工人员和消费者的健康构成严重威胁。随着人们环保意识的增强，各国开始对voc含量限制，水性聚氨酷是以水替代有机溶剂作为分散介质，具有明显的环保价值，可以应用于涂料、胶粘剂、水性皮 革涂饰剂、织物整理剂等方面，越来越受到人们的重视。聚酯(或聚醚)多元醇是生产PU树脂主要原料之一，目前其基本上都是取自石油资源。 例如，拜耳(中国)有限公司CN 1621429A，使用以芳香族酸酐为基础的聚酯多元醇 和以脂肪族单一、二或多胺为基础的聚环氧乙烷/环氧丙烷聚醚多元醇，用于硬质聚氨酯泡沫 塑料。美国纳幕尔杜郊公司CN1668668A ，使用芳族聚酯多元醇;德国巴斯夫股 份公司CN1656140A 、烟台万华聚氨酯股份有限公司CN 1247656C ， 制备聚酯多元醇使用了己二酸、邻(对)苯二甲酸。但是，随着全球石油资源紧缺、价格上 涨等问题的日益严峻，寻找合适的石油资源的替代品己成为关系着国计民生的大问题。生物 资源由于其可再生性，正得到全世界广泛地关注，在各个领域中大量使用生物质资源也是科 技、生产发展的一种必然趋势。另外，大量使用石油资源也会造成环境污染等问题。在众多生物质资源中脂肪酸就是占有量较多的一种资源。通过将存在于植物油中的长链 不饱和脂肪酸在一定条件反应聚合，可以得到二聚酸。它是一种可再生的资源，具有适宜的 分子量，是合成聚酯多元醇很好的原料。将二聚酸作为原料进行聚酯多元醇的合成，不仅降 低成本，还可以减少目前对石油资源的依赖。中国林业科学研究院林产化学工业研究所报道 (CN101066920A)，通过将植物油经甲醇醇解，后再进行酯交换反应可得二聚脂肪酸多元醇， 并将其应用于硬质聚氨酯泡沫塑料，可显著提高产品的耐撕裂性、强度及耐热性能。水性聚氨酯具有不燃、无毒、不污染环境、节能等优点，同时具有高强度、耐磨损、使 用安全等优异性能。但是，纯聚氨酯乳液存在着耐候性、耐热性较差，粘接强度低等缺点， 限制了水性聚氨酯的推广和应用，因此，对水性聚氨酯的交联改性成为该领域的研究热点。丙烯酸树脂是水性聚氨酯改性材料中最重要的一种，它将聚氨酯的韧性及弹性与丙烯酸 酯的良好保色性、光稳定性、硬度及低成本综合在一起。可以弥补单一聚氨酯水分散体的缺点和单一丙烯酸水分散体热粘冷脆，柔韧性差，不耐溶剂的缺点，获得两类体系的优势互补 性能。丙烯酸分散体粒子小，有利于提高涂膜的硬度和外观。另外，随着粒度的降低，在成 膜过程中出现毛细管作用，这些作用有利于两组分的凝结。所以丙烯酸是人们最经常选用的 改性原材料。因此，促成聚氨酯(PU)和丙烯酸树脂(PA)二者有机结合，使材料的综合性能得 到显著提高，是研制高性能水性聚氨酯的重要途径。同时，由于丙烯酸树脂价格上的优势， 用其改性水性聚氨酯还能降低水性聚氨酯的成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述现在技术中存在的不足和问题，提供一种由可再生型多元醇 制备丙烯酸改性水性聚氨酯的方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的本专利技术的由可再生型多元醇制备丙烯酸改性水性聚氨酯的方法，包括以下歩骤(A) 在装有搅拌器和回流冷凝管的反应器中加入可再生型多元醇和亲水扩链剂，于90 100 i:下熔化后，降温至60 8(TC加入异氰酸酯，然后滴加催化剂，在下60 8(TC搅拌反应3 6小时，得到聚氨酯预聚体；(B) 向预聚体中加入多羟基化合物、丙烯酸类单体及有机溶剂，在50 80'C搅拌反应2 4 小时，得到改性的聚氨酯预聚体；(C) 将改性的聚氨酯预聚体降温至30 60'C后加入成盐试剂中和成盐；(D) 将中和成盐后得到的预聚物在2000 6000r/m的转速下剪切分散到去离子水中乳化10 20min，然后在20 4(TC下加入扩链剂进行扩链反应0.5 2小时；(E) 加入引发剂在20 4(TC下进行自由基乳液聚合反应1 3小时，蒸馏脱除有机溶剂后制 得丙烯酸改性的水性聚氨酯乳液；其中所述的异氰酸酯、可再生型多元醇、催化剂、亲水扩链剂、多羟基化合物、丙烯酸类单 体、成盐试剂、扩链剂、有机溶剂及引发剂的用量质量百分比配比如下异氰酸酯6 30%可再生型多元醇10 26%催化剂0.05 0.20/0亲水扩链剂1 8%多羟基化合物1 10%丙烯酸类单体5 15%成盐试剂1 6%扩链剂0.2 3%有机溶剂8 20%l发剂0.1 2%所述的再生型多元醇为来源于生物质资源的二聚脂肪酸多元醇。本专利技术的由可再生型多元醇制备丙烯酸改性水性聚氨酯的方法中，其所用的二聚脂肪酸 多元醇优选结构式如下(其制备方法为中国专利公开号为CN101066920A所公开的方法)<formula>formula see original document page 7</formula>本专利技术的由可再生型多元醇制备丙烯酸改性水性聚氨酯的方法中，其所述的异氰酸酯为 四亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、十二亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、 三甲基已垸二异氰酸酯、4,4'一二环己基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、对亚苯基二异氰 酸酯、4，4'-二苯基甲垸二异氰酸酯和P,P'-二苯基二异氰酸酯中的一种或两种的混合物；所述 的催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、四甲基丁二胺或三亚乙基二胺；所述的亲水扩链 剂为二羟甲基乙酸、二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、二羟甲基戊酸、二羟基半酯、二氨基苯 甲酸、氨基酸、环氧乙二醇、乙二氨基乙璜酸钠和3 —双(羟基乙基)氨基丙烷璜酸钠中的一种或一种以上的混合物；所述的多羟基化合物为乙二醇、丙二醇或l， 4-丁二醇；所述的丙烯酸 类单体为丙烯酸单体、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯和二辛酯中的一种或两种混合物；所述的有 机溶剂为丙酮、甲乙酮或二甲基甲酰胺；所述的成盐试剂为三乙胺、氨水或氢氧化钠；所述 的扩链剂为乙二胺、对苯二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、己二胺、肼和异佛尔酮二胺中的 一种或一种以上的混合物；所述的引发剂为过硫酸钠、过硫酸钾或叔丁基过氰化氢。 本专利技术的有益效果是本专利技术以大量生物质资源为最初原料制备丙烯酸改性水性聚氨酯，减少大量使用石油资Hc-2HcHc-HC2HcHc2HcoHcHcH Ho——c9o H cHcHo——cHc7源对环境的污染；本专利技术的方法工艺简单，生产成本低，经济效益良好；同时制备的丙烯酸改性水性聚氨酯具有高耐候性、耐化学性、耐水性，同时具有优异的硬度、光泽度、存储稳定性、力学性能以及综合性能，扩大了水性聚氨酯的使用范围；另外，由于丙烯酸树脂价格上的优势，用其改性水性聚氨酯还降低了水性聚氨酯的成本。具体实施方式 实施例1原料35.0g二聚脂肪酸多元醇23.0g六亚甲基二异氰酸酯(HDI)3.5g 二羟甲基丙酸(DMPA)0.03g 二月桂酸二丁基锡(DBTDL)3.8g 1，4-丁二醇20.0g丙烯酸丁酯32.0g丙酮4.1g三乙胺(TEA)3.0g乙二胺(EDA)2.9g过硫酸钾200.0g去离子水在装本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种由可再生型多元醇制备丙烯酸改性水性聚氨酯的方法，其特征在于包括以下步骤：（Ａ）在装有搅拌器和回流冷凝管的反应器中加入可再生型多元醇和亲水扩链剂，于９０～１００℃下熔化后，降温至６０～８０℃加入异氰酸酯，然后滴加催化剂，在下６０～８０℃搅拌反应３～６小时，得到聚氨酯预聚体；（Ｂ）向预聚体中加入多羟基化合物、丙烯酸类单体及有机溶剂，在５０～８０℃搅拌反应２～４小时，得到改性的聚氨酯预聚体；（Ｃ）将改性的聚氨酯预聚体降温至３０～６０℃后加入成盐试剂中和成盐；（Ｄ）将中和成盐后得到的预聚物在２０００～６０００ｒ／ｍ的转速下剪切分散到去离子水中乳化１０～２０ｍｉｎ，然后在２０～４０℃下加入扩链剂进行扩链反应０．５～２小时；（Ｅ）加入引发剂在２０～４０℃下进行自由基乳液聚合反应１～３小时，蒸馏脱除有机溶剂后制得丙烯酸改性的水性聚氨酯乳液；其中所述的异氰酸酯、可再生型多元醇、催化剂、亲水扩链剂、多羟基化合物、丙烯酸类单体、成盐试剂、扩链剂、有机溶剂及引发剂的用量质量百分比配比如下：异氰酸酯６～３０％可再生型多元醇１０～２６％催化剂０．０５～０．２％亲水扩链剂１～８％多羟基化合物１～１０％丙烯酸类单体５～１５％成盐试剂１～６％扩链剂０．２～３％有机溶剂８～２０％引发剂０．１～２％所述的再生型多元醇为来源于生物质资源的二聚脂肪酸多元醇。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：罗振扬，何明，顾晓利，史以俊，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]
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