一种固色用水性聚氨酯分散体、制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种固色用水性聚氨酯分散体、制备方法及其应用。一种固色用水性聚氨酯分散体的制备方法，包括步骤1：由多异氰酸酯与低聚物多元醇和小分子二元醇进行聚合反应，制得聚氨酯预聚体；步骤2：在溶剂中，将聚氨酯预聚体与交联剂进行交联反应，得到交联聚氨酯；步骤3：将交联聚氨酯与去离子水，进行分散乳化，得到交联聚氨酯分散体；步骤4：将交联聚氨酯分散体与二胺进行扩链反应，得到扩链后的交联聚氨酯；步骤5：将扩链后的交联聚氨酯与端氨基硅烷偶联剂进行封端反应，得到固色用水性聚氨酯分散体。本发明专利技术的制备方法工艺简单、能耗低、制得的产品成膜性能好、固色性能好、适合于工业化生产。

Water dispersion polyurethane dispersion for fixing color, preparation method and application thereof

The invention discloses a water dispersion polyurethane dispersion for fixing color, a preparation method and an application thereof. A method for preparing solid color waterborne polyurethane dispersions, including 1 steps: the polymerization reaction of a polyisocyanate and polyol oligomer and small molecular diols, preparation of polyurethane prepolymer; step 2: in the solvent, polyurethane prepolymer and crosslinking agent for crosslinking reaction, by Crosslinking Polyurethane; step 3: Crosslinking Polyurethane with deionized water, dispersed emulsion, by crosslinking polyurethane dispersion; step 4: crosslinking polyurethane dispersions with two amine chain extension reaction, get the polyurethane chain extended; step 5: after the chain extender Crosslinking Polyurethane and amino silane coupling agent blocking reaction solid color, aqueous polyurethane dispersion. The preparation method of the invention has the advantages of simple process, low energy consumption, good film-forming property and good fixation property, and is suitable for industrial production.

【技术实现步骤摘要】
一种固色用水性聚氨酯分散体、制备方法及其应用
本专利技术涉及一种固色用水性聚氨酯分散体、制备方法及其应用。
技术介绍
由于许多常用的染料分子中含有磺酸基或羧酸基等水溶性基团，它们的染色牢度，特别是耐洗色牢度较差，与织物的结合力差，需固色后处理。固色剂可与染料分子形成不溶性盐，降低染料溶解性，提高耐水及湿牢度；也可作为特殊的胶粘剂在染料上形成薄膜，防止染料与水接触：还可与染料及纤维上活性基团发生反应，形成共价键产生较强的亲和力，从而达到固色效果。水性聚氨酯(WPU)在纺织领域中具有广泛的配伍性，可作为涂料印花的低温粘合剂、无纺布粘合剂、层压粘合剂、织物上浆剂，引入特殊基团的WPU可制成抗水抗油防静电的整理剂等。WPU作为纺织固色剂，具有绿色环保，良好的透气性，改善织物的柔软性，可显著提高织物的耐摩擦性等其他固色剂不可比拟的优点。其作用机理是粘附在染料分子表面形成薄膜，并可与染料及纤维上活性基团发生反应，从而提高织物的摩擦牢度。以WPU粘合剂为纺织固色后整理剂已成为研究热点。水性聚氨酯按照分散离子是否带电可分为离子型和非离子型，而离子型水性聚氨酯按照聚氨酯主链上的带电性质又可分为阴离子型、阳离子型和两性离子型。阳离子水性聚氨酯的分子链段上带有正电，对疏水的聚酯、织物纤维具有很好的浸润性，同时对水的硬度不敏感，故其在纺织、造纸、涂料等领域具有广泛的应用前景。CN101914857A公开了一种反应性聚氨酯成膜固色剂的制备方法，由低聚物多元醇与多异氰酸酯反应制备聚氨酯预聚体，经扩链反应、季铵化反应、乙二胺扩链、引入3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷偶联剂，最后加冰醋酸和去离子水乳化制得。在制备过程中将预聚体季铵盐化的工序比较复杂，使用碘甲烷或环氧氯丙烷等不稳定或有毒物质，并用带异氰酸酯基团的硅烷偶联剂封端，成本较高，且乳化后的产品稳定性差。因此，寻找工艺简单、能耗低、制得的产品成膜性能好、固色性能好、适合于工业化生产的聚氨酯成膜固色剂的制备方法是目前急需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是为了克服现有技术中聚氨酯成膜固色剂的制备方法工序比较复杂、生产成本较高、产品稳定性差、不适合于工业化生产等缺陷而提供了一种固色用水性聚氨酯分散体、制备方法及其应用。本专利技术的制备方法工艺简单、能耗低、制得的产品成膜性能好、固色性能好、适合于工业化生产。本专利技术提供了一种固色用水性聚氨酯分散体的制备方法，其包括以下步骤：步骤1：由多异氰酸酯与低聚物多元醇和小分子二元醇进行聚合反应，制得聚氨酯预聚体；步骤2：在溶剂中，将步骤1得到的聚氨酯预聚体与交联剂进行交联反应，得到交联聚氨酯；步骤3：将步骤2得到的交联聚氨酯与去离子水，进行分散乳化，得到交联聚氨酯分散体；步骤4：将步骤3得到的交联聚氨酯分散体与二胺进行扩链反应，得到扩链后的交联聚氨酯；步骤5：将步骤4得到的扩链后的交联聚氨酯与端氨基硅烷偶联剂进行封端反应，得到固色用水性聚氨酯分散体。步骤1中，所述的多异氰酸酯可以为本领域中常规的多异氰酸酯，优选甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和4，4′-二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)中的一种或多种。步骤1中，所述的低聚物多元醇可以为本领域中常规的低聚物多元醇，优选聚氧丙烯二元醇、聚氧乙烯二元醇、聚四亚甲基二醇和聚己二酸二乙二醇酯醚中的一种或多种。所述的聚氧丙烯二元醇优选羟值40～200毫克KOH/克，酸值不大于0.2毫克KOH/克。所述的聚氧乙烯二元醇优选羟值40～200毫克KOH/克，酸值不大于0.2毫克KOH/克。所述的聚四亚甲基二醇优选羟值40～200毫克KOH/克，酸值不大于0.2毫克KOH/克。所述的聚己二酸二乙二醇酯醚优选羟值40～200毫克KOH/克，酸值为0.1～1.2毫克KOH/克。步骤1中，所述的低聚物多元醇与所述的扩链后的交联聚氨酯的质量比值优选0.1～0.8，进一步优选0.34～0.60，例如0.43、0.46或0.48。步骤1中，所述的多异氰酸酯与所述的扩链后的交联聚氨酯的质量比值优选0.1～0.8，进一步优选0.25～0.56，例如0.38、0.41或0.46。步骤1中，所述的小分子二元醇可以为本领域中常规的小分子二元醇，优选乙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇和1，6-己二醇中的一种或多种。步骤1中，所述的小分子二元醇的质量与所述的扩链后的交联聚氨酯的质量比值优选0.01～0.06，进一步优选0.018～0.043，例如0.025或0.02。步骤1中，所述的多异氰酸酯与所述的低聚物多元醇和小分子二元醇中羟基的摩尔比值优选1.1～5，进一步优选1.5～4，例如2.48或3。步骤1中，所述的聚合反应的温度可以为本领域中该类反应的常规温度，本专利技术中特别优选50℃～100℃，进一步优选70℃～85℃，例如75℃～85℃或70℃～80℃。步骤1中，所述的聚合反应的时间可以采用本领域常规监测方法进行监测，一般以二正丁胺-盐酸法滴定体系NCO含量，以达到预设值为反应终点，所述的聚合反应的时间优选1小时～5小时，进一步优选2小时～3小时。步骤1优选在引发剂存在的条件下进行，所述的引发剂可以为本领域中该类聚合反应的常规引发剂，本专利技术中特别优选二月桂酸二丁基锡。所述的引发剂与所述的扩链后的交联聚氨酯的质量比值优选0～0.0050(不包括0)，进一步优选0.00034～0.0026，例如0.00056或0.0019。步骤2中，所述的交联剂可以为本领域中该类交联反应的常规交联剂，优选三羟甲基丙烷、三羟甲基丙烷聚乙二醇醚(TM，羟值423毫克KOH/克，酸值0.1～1.2毫克KOH/克)、三乙醇胺和二乙烯三胺中的一种或多种。步骤2中，所述的交联剂的质量与所述的扩链后的交联聚氨酯的质量比值优选0.02～0.10，进一步优选0.035～0.091，例如0.0448、0.0492、或0.051。步骤2中，所述的交联反应的温度可以为本领域中该类交联反应的常规温度，本专利技术中特别优选50℃～100℃，进一步优选60℃～70℃。步骤2中，所述的交联反应的时间可以采用本领域常规监测方法进行监测，一般以二正丁胺-盐酸法滴定体系NCO含量，以达到预设值为反应终点，所述的交联反应的时间优选2小时～6小时，例如4小时。步骤3中，所述的溶剂可以为本领域中该类分散乳化反应的常规溶剂，本专利技术中特别优选酮类溶剂和/或醚类溶剂，所述的酮类溶剂优选丙酮；所述的醚类溶剂优选四氢呋喃。步骤3中，所述的溶剂与所述的扩链后的交联聚氨酯的质量比值优选0.30～1.2，进一步优选0.40～1.08，例如0.52、0.56或0.57。步骤3中，所述的交联聚氨酯分散体的固含量优选15％～45％，进一步优选18％～40％，例如23％、24％或27％。步骤3中，所述的分散乳化的温度可以为本领域中该类分散乳化反应的常规温度，本专利技术中特别优选0℃～50℃，进一步优选0℃～20℃。步骤3中，所述的分散乳化的时间可以采用本领域常规监测方法进行监测，所述的分散乳化反应的时间优选1小时～2小时。步骤3中，所述的分散乳化优选在搅拌的条件下进行，所述的搅拌的速度优选1000转/分钟～1500转/分钟。步骤4中，所述的二胺可以为本领域中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固色用水性聚氨酯分散体的制备方法，其特征在于其包括以下步骤：步骤1：由多异氰酸酯与低聚物多元醇和小分子二元醇进行聚合反应，制得聚氨酯预聚体；步骤2：在溶剂中，将步骤1得到的聚氨酯预聚体与交联剂进行交联反应，得到交联聚氨酯；步骤3：将步骤2得到的交联聚氨酯与去离子水，进行分散乳化，得到交联聚氨酯分散体；步骤4：将步骤3得到的交联聚氨酯分散体与二胺进行扩链反应，得到扩链后的交联聚氨酯；步骤5：将步骤4得到的扩链后的交联聚氨酯与端氨基硅烷偶联剂进行封端反应，得到固色用水性聚氨酯分散体。

【技术特征摘要】
1.一种固色用水性聚氨酯分散体的制备方法，其特征在于其包括以下步骤：步骤1：由多异氰酸酯与低聚物多元醇和小分子二元醇进行聚合反应，制得聚氨酯预聚体；步骤2：在溶剂中，将步骤1得到的聚氨酯预聚体与交联剂进行交联反应，得到交联聚氨酯；步骤3：将步骤2得到的交联聚氨酯与去离子水，进行分散乳化，得到交联聚氨酯分散体；步骤4：将步骤3得到的交联聚氨酯分散体与二胺进行扩链反应，得到扩链后的交联聚氨酯；步骤5：将步骤4得到的扩链后的交联聚氨酯与端氨基硅烷偶联剂进行封端反应，得到固色用水性聚氨酯分散体。2.如权利要求1所述的固色用水性聚氨酯分散体的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述的多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和4，4′-二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种；和/或，步骤1中，所述的低聚物多元醇为聚氧丙烯二元醇、聚氧乙烯二元醇、聚四亚甲基二醇和聚己二酸二乙二醇酯醚中的一种或多种；和/或，步骤1中，所述的低聚物多元醇与所述的扩链后的交联聚氨酯的质量比值为0.1～0.8；和/或，步骤1中，所述的多异氰酸酯与所述的扩链后的交联聚氨酯的质量比值为0.1～0.8；和/或，步骤1中，所述的小分子二元醇为乙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇和1，6-己二醇中的一种或多种；和/或，步骤1中，所述的小分子二元醇的质量与所述的扩链后的交联聚氨酯的质量比值为0.01～0.06；和/或，步骤1中，所述的多异氰酸酯与所述的低聚物多元醇和小分子二元醇中羟基的摩尔比值为1.1～5；和/或，步骤1中，所述的聚合反应的温度为50℃～100℃；和/或，步骤1中，所述的聚合反应的时间为1小时～5小时；和/或，步骤1在引发剂存在的条件下进行。3.如权利要求2所述的固色用水性聚氨酯分散体的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述的聚氧丙烯二元醇羟值为40～200毫克KOH/克，酸值不大于0.2毫克KOH/克；和/或，步骤1中，所述的聚氧乙烯二元醇羟值为40～200毫克KOH/克，酸值不大于0.2毫克KOH/克；和/或，步骤1中，所述的聚四亚甲基二醇羟值为40～200毫克KOH/克，酸值不大于0.2毫克KOH/克；和/或，步骤1中，所述的聚己二酸二乙二醇酯醚羟值为40～200毫克KOH/克，酸值为0.1～1.2毫克KOH/克；和/或，步骤1中，所述的低聚物多元醇与所述的扩链后的交联聚氨酯的质量比值为0.34～0.60；和/或，步骤1中，所述的多异氰酸酯与所述的扩链后的交联聚氨酯的质量比值为0.25～0.56；和/或，步骤1中，所述的小分子二元醇的质量与所述的扩链后的交联聚氨酯的质量比值为0.018～0.043；和/或，步骤1中，所述的多异氰酸酯与所述的低聚物多元醇和小分子二元醇中羟基的摩尔比值为1.5～4；和/或，步骤1中，所述的聚合反应的温度为70℃～85℃；和/或，步骤1中，所述的聚合反应的时间为2小时～3小时；和/或，当步骤1在引发剂存在的条件下进行时，所述的引发剂为二月桂酸二丁基锡；和/或，当步骤1在引发剂存在的条件下进行时，所述的引发剂与所述的扩链后的交联聚氨酯的质量比值为0～0.0050。4.如权利要求3所述的固色用水性聚氨酯分散体的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述的低聚物多元醇与所述的扩链后的交联聚氨酯的质量比值为0.43、0.46或0.48；和/或，步骤1中，所述的多异氰酸酯与所述的扩链后的交联聚氨酯的质量比值为0.38、0.41或0.46；和/或，步骤1中，所述的小分子二元醇的质量与所述的扩链后的交联聚氨酯的质量比值为0.025或0.02；和/或，步骤1中，所述的多异氰酸酯与所述的低聚物多元醇和小分子二元醇中羟基的摩尔比值为2.48或3；和/或，步骤1中，所述的聚合反应的温度为75℃～85℃或70℃～80℃；和/或，当步骤1在引发剂存在的条件...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨学园，董建国，方洇，翟立杰，何志强，时巍平，
申请(专利权)人：上海东大化学有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31