本发明专利技术提供一种水基嵌段聚氨酯及其制备方法，其特征在于它含有由用于形成软段相的（Ａ）组组分的反应产物与用于形成硬段相的（Ｂ）组组分的反应产物所形成的预聚物在水中继续反应所得的聚合物。（Ａ）：催化剂０．０１－０．２重量份；聚醚或聚酯二元醇３０－１００重量份；芳香族或脂肪族二异氰酸酯５－３０重量份；扩链剂短链脂肪族二元醇２－１０重量份；（Ｂ）：芳香族二异氰酸酯５－２０重量份；交联剂三羟基多元醇０．１－２．０重量份；扩链剂短链脂肪族二元醇２－１０重量份；含羧基的短链脂肪族二元醇２－１０重量份；短链脂肪族有机叔胺类中和剂２－１０重量份。本发明专利技术还提供通过施用所述聚氨酯所得的具有防水、保暖、透湿性的材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种含有软段相(可逆相)和硬段相(固定相)的具有两相结构的水基嵌段聚氨酯及其制备方法；本专利技术还涉及通过使用这种聚氨酯对多孔性基材进行层压、涂覆或功能性整理等处理而得到的具有防水、保暖、透湿性能的材料以及这种聚氨酯在多孔性基材处理中的用途。
技术介绍
常见的防水、透湿性织物是由织物经层压或涂覆一层防水的透气性膜而制备的。这类膜材料有聚氨酯(参见专利US 5,234,525、US5,208,313、US 5,239,037、US 5,283,112、US 5,239,036、US5,238,732、US 5,521,273、US 5,389,430、US 5,461,122、US5,428,123、US 5,756,632、US 5,439,733)和聚四氟乙烯(参见CN1,414,169一种防水透气织物及其制备方法；CN 2,546,479防水透气薄膜复贴面料；CN 2,409,047防水防风透气透湿化纤织物复合面料等)等。例如US 5,234,525公开了专门适用于生产具有防水和可透水汽特征的无孔膜的聚氨酯组合物以及使用该涂层剂组合物进行薄膜涂覆的具有涂覆织物和织物层压物，这些织物防水和可透水汽的特征，可用于帐篷、雨具以及防水和透气性有特殊要求的场合；US5,461,122公开了一种包含至少四个软段聚氧化四亚甲基、聚氧化亚乙基和聚己内酯-聚二甲基硅氧烷-己内酯的具有防水和可透水汽特征的线形聚氨酯-脲聚合物，其中软段用二异氰酸酯连接在一起，用一种作二胺扩链剂，该聚合物用于各种织物材料的涂层，该文献还描述了给织物涂覆的各种方法；US5,428,123和US 5,756,632公开了包含5-45％重量硬段和95-55％重量软段的生物相容的亲水的嵌段共聚物，该聚合物可用于形成半透膜；US5,439,733涉及一种透气但不透水的泡沫聚合物，可作为织物底物的镶嵌夹层用于织物中，该文献还公开了易于生产透气的带夹层织物的方法。但这些材料都是溶剂基产品，在膜形成或涂覆的过程中，释放出大量的溶剂，既造成了严重的环境污染，又增加了生产成本。尽管美国宝立泰公司宣称已研制出水溶性聚氨酯防水透湿性涂层剂，但未见有相关的专利报道(张建春等，织物防水透湿原理与层压织物生产技术，中国纺织出版社，2003年，第17页)。另外，上述膜材料的透湿性不能通过温度，特别是通过体温加以调节，严重地影响了这类材料的低温保暖作用和穿着的舒适性。本专利技术的目的是获得一种可用于制备防水、保暖、透湿材料的水基聚氨酯以及一种生产这种水基聚氨酯的有效方法，在此基础上开发出综合了防水、保暖、透湿性能的材料。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺点，本专利技术人在进行了深入的研究和大量的试验基础上开发了一种水基嵌段聚氨酯，其特征在于它含有由用于形成软段相的(A)组组分的反应产物与用于形成硬段相的(B)组组分的反应产物所形成的预聚物在水中继续反应所得的聚合物(A)催化剂0.01-0.2重量份聚醚或聚酯二元醇 30-100重量份芳香族或脂肪族二异氰酸酯 5-30重量份扩链剂短链脂肪族二元醇2-10重量份；(B)芳香族二异氰酸酯 5-20重量份交联剂三羟基多元醇0.1-2.0重量份扩链剂短链脂肪族二元醇2-10重量份含羧基的短链脂肪族二元醇 2-10重量份短链脂肪族有机叔胺类中和剂2-10重量份。本专利技术进一步提供了一种上述水基嵌段聚氨酯的制备方法，其包括下列步骤(1)使包括0.01-0.2重量份催化剂、30-100重量份聚醚或聚酯二元醇、5-30重量份芳香族或脂肪族二异氰酸酯和2-10重量份短链脂肪族二元醇的软段相组分在反应器中反应，得到具有软段相结构的聚氨酯预聚物；(2)加入包括5-20重量份芳香族二异氰酸酯、2-10重量份短链脂肪族二元醇、2-10重量份含羧基的短链脂肪族二元醇和0.1-2.0重量份交联剂三羟基多元醇的硬段相组份，继续反应，获得包含软段相和硬段相的具有嵌段结构的聚氨酯预聚物；和(3)用2-10重量份短链脂肪族有机叔胺类中和剂来中和该预聚物，并将该预聚物分散于水中。本专利技术还提供了一种具有防水、保暖、透湿性的材料，它是通过采用本专利技术的上述水基嵌段聚氨酯对多孔性基材进行层压、涂覆或整理而得到的。本专利技术还提供了上述水基嵌段聚氨酯在多孔性基材处理中的用途。具体实施例方式通过分子设计制备一种由固定相(也称硬段相)和可逆相(也称软段相)组成的水基嵌段聚氨酯，其中固定相有很好的耐热性，而可逆相在10-50℃温度范围内有明显的结晶融熔温度(Tms)或玻璃化转变温度(Tgs)。通过使用本专利技术的水基嵌段聚氨酯对多孔性基材进行处理，例如通过层压、涂覆或整理等方式可以使本专利技术的聚氨酯在多孔性基材上形成薄膜材料或涂层，从而改变多孔性基材的表面状态，得到具有改善防水、保暖和透湿性能的材料。例如对织物而言，可以把Tms或Tgs设定为人体穿着不适(舒服)的温度，当环境温度低于Tms或Tgs时，聚合物分子链段的运动被冻结，聚合物处于结晶态或玻璃态，分子链的致密排列阻止了热的传递，因此，这种聚氨酯在低温下具有良好的保暖性；而当环境温度高于Tms或Tgs时，聚合物的大分子链段解冻而处于橡胶态，高分子的链间间隙(自由体积)明显增大，聚合物薄膜材料或涂层的透气、透湿性显著提高。即使在环境温度高于Tms或Tgs状态下，聚合物薄膜的空隙直径仍小于2μm，能够阻止水滴(平均直径100μm)，却能允许水蒸气分子(平均直径为0.0004μm)通过。因此材料的保暖、透湿性即穿着的舒适性可通过体温调节，从而实现了防水、保暖、透湿的完美结合。本专利技术的水基聚氨酯可以是水乳液的形式(例如在从刚制备出来到用到多孔性基材上之前的时期)，也可以是干态的形式(例如干态膜经过层压而附着在多孔性基材上时)。当用于多孔性基材处理时，这种乳液既可作为涂层剂对多孔性基材进行涂覆，也可作为整理剂对多孔性基材进行功能性整理，由于是水基的，因此不产生污染，操作方便，应用面宽，具有广阔的市场前景和显著的经济效益。以下对本专利技术的水基聚氨酯及其制备方法和用途作更加具体的描述，通过这些描述，本专利技术的特点和优点将更加清楚地表现出来。其中所述原料均为工业化产品，设备为通用聚氨酯的生产设备，所述的原料份数除特别说明外，均为重量份数。本专利技术水基聚氨酯的软段相和硬段相之间的比例可以在很宽的范围内变化，没有特定的限制。但是为了更好地实现本专利技术的目的，以固体含量为基准计，优选硬段相的质量百分含量是10％-90％，软段相的质量百分含量是90％-10％；更优选硬段相的质量百分含量是20％-50％，软段相的质量百分含量是80％-50％。在本专利技术的另一种优选的实施方式中，水基嵌段聚氨酯中羧基的质量百分含量是1.0％-1.5％，-NCO/-OH的克分子数比为1.0-1.5。优选地，本专利技术所得的水基嵌段聚氨酯为半透明至透明状乳液，其中含有有机溶剂5-20份，去离子水200-600份，其固体含量(有效成份)为5％～40％，且具有明显的两相结构，优选其中软段相(可逆相)的玻璃化转变温度(Tgs)或熔点温度(Tms)在10～50℃之间，硬段相(固定相)的玻璃化转变温度(Tgh)高于100℃。可以使用本专利技术的水基嵌段聚氨酯对多孔性基材进行处理以改善其防水本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种水基嵌段聚氨酯，其特征在于它含有由用于形成软段相的（Ａ）组组分的反应产物与用于形成硬段相的（Ｂ）组组分的反应产物所形成的预聚物在水中继续反应所得到的聚合物（Ａ）：催化剂０．０１－０．２重量份；聚醚或聚酯二元醇 ３０－１００重量份；芳香族或脂肪族二异氰酸酯５－３０重量份；和扩链剂短链脂肪族二元醇２－１０重量份；（Ｂ）：芳香族二异氰酸酯５－２０重量份；交联剂三羟基多元醇０．１－２．０重量份， 扩链剂短链脂肪族二元醇２－１０重量份；含羧基的短链脂肪族二元醇２－１０重量份，和短链脂肪族有机叔胺类中和剂２－１０重量份。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：胡金莲，范浩军，
申请(专利权)人：香港理工大学，
类型：发明
国别省市：HK[中国|香港]
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