本发明专利技术公开了一种由可再生型多元醇制备芳香族水性聚氨酯的方法，制得的聚氨酯具有较好的成膜性能，胶膜的力学性能优异。该方法包括以下步骤：（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℃加入芳香族异氰酸酯，然后滴加催化剂，在丙酮存在下６０～８０℃搅拌反应３～６小时，得到预聚体；（Ｂ）预聚体降温至３０～６０℃后加入成盐试剂中和成盐；（Ｃ）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－５～２０℃下加入扩链剂进行扩链反应０．５～２小时，减压蒸出丙酮后得到芳香族水性聚氨酯分散液。
【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芳 香族水性聚氨酯的方法。
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。水性PU的发展至今已有五十余年，其商业化产品也有二十年以上的历史，实际可应用的产品使用的是与水反应活性较低的脂肪族或环脂族二异氰酸酯，例如异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、 4, 4'一二环己基甲垸二异氰酸酯(H,2MDI)等。但是，这 些二异氰酸酯的价格太高，如IPDI的市场价格是8.5万元/吨左右，而溶剂型PU常使用的二 苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)的市场价格是2.3万元/吨左右，这就使得水性PU的原料成本较溶 剂型PU的高得多，因此下游厂商出于成本的考虑，不愿意使用较昂贵的水性PU取代溶剂型 PU。应用芳香族二异氰酸酯，尤其是甲苯二异氰酸酯(TDI)和二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)的 水性PU是全世界积极投入开发的产品。但采用芳香族异氰酸酯为原料时，聚氨酯预聚物的 末端为芳香族的异氰酸酯基，在其进行水分散过程中，由于芳香族的异氰酸酯基官能团与水 的反应速率非常高，大部分的异氰酸酯基官能团会与水反应生成胺基而消耗掉，使得水分散 后残余的异氰酸酯基官能团太少，而无法提供有效的增链反应以提升树脂的分子量，导致树 脂最终物性及机械性能不佳，不具商业化价值。为解决上述问题，US5714561 、 US5852105 、 US5905113、 EP738750、 EP682049、 CA2132905 、 US53346卯、US5231130采用在芳香族二异氰酸酯中混部分的脂肪族二异氰酸酯，以克服水 分散后-NCO与水迅速作用而骤减的困难，如HADI、 HDI、 二异氰酸四亚甲基二甲苯酯 (TMXDI)，以制造水性PU，但是如此一来，同样还是达不到原来降低成本的目的。此外，专 禾!j DE19719925Al 、 DE19 719924A1 、 US5770264 、 JP08337767A2 、 JP07 268055A2 、 JP07165855A2、 US5470907A、 CA2081414AA、 JP65255587A2、 JP05051430A2, JP04103614A2 则是使用不合乎经济效应及环保要求的"丙酮法"制备芳香族水性PU，产品的制程非常复杂耗时，且因需减压除去丙酮，反而会造成大量的有机溶剂废液及消耗大量能量。另外，尚有 公开的其它复杂的特殊方法有US5714561、 US5306764， US4497932A， JP05222139, JP05 222139A2,W09847975A1都因其制程复杂，原料价格更加昂贵，亦不符合制造可与溶剂型PU 一争高低的价廉水性PU。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已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。
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 制备芳香族水性聚氨酯的方法，制得的水性聚氨酯具有较好的成膜性能，成膜后胶膜的力学 性能优异。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芳香族水性聚氨酯的方法，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'C下熔化后，降温至60 80'C加入芳香族异氰酸酯，然后滴加催化剂，在丙酮存在下60 80 'C搅拌反应3 6小时，得到预聚体；(B) 预聚体降温至30 6(TC后加入成盐试剂中和成盐；(C) 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-5 2(TC下加入扩链剂进行扩链反应0.5 2小时，减压蒸出丙酮后得到芳香族水性聚氨酯分散液；其中所述的芳香族异氰酸酯、可再生型多元醇、催化剂、亲水扩链剂、成盐试剂及扩链 剂的用量质量百分比配比如下芳香族异氰酸酯 10 40%可再生型多元醇 30 80%催化剂 0.05 0.2%亲水扩链剂 1 15%成盐试剂 2 12%扩链剂 0.1 6%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芳香族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 6</formula>本专利技术的由可再生型多元醇制备芳香族水性聚氨酯的方法中，其所述的异氰酸酯优选为 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、三甲基已烷二异氰酸酯和4,4'一二环己基甲垸二异氰酸酯中的一种或两种的混合物；所述的催化剂优选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；所述的亲水扩链剂优选为二羟甲基乙酸、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；所述的成盐试剂优选为三乙胺、氨水或氢氧化钠；所述的扩链剂优选为乙二胺、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；所述的稀释剂丙酮占预聚体总质量的5 15%。 本专利技术的有益效果是本专利技术以大量生物质资源本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种由可再生型多元醇制备芳香族水性聚氨酯的方法，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℃加入芳香族异氰酸酯，然后滴加催化剂，在丙酮存在下６０～８０℃搅拌反应３～６小时，得到预聚体； （Ｂ）预聚体降温至３０～６０℃后加入成盐试剂中和成盐； （Ｃ）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－５～２０℃下加入扩链剂进行扩链反应０．５～２小时，减压蒸出丙酮后得到芳香族水性聚氨酯分散液； 其中所述的芳香族异氰酸酯、可再生型多元醇、催化剂、亲水扩链剂、成盐试剂及扩链剂的用量质量百分比配比如下： 芳香族异氰酸酯 １０～４０％ 可再生型多元醇 ３０～８０％ 催化剂 ０．０５～０．２％ 亲水扩链剂 １～１５％ 成盐试剂 ２～１２％ 扩链剂 ０．１～６％ 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，史以俊，何明，顾晓利，
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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