一种海藻酸钠-水性聚氨酯弹性体及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种海藻酸钠‑水性聚氨酯弹性体及其制备方法，属于聚氨酯高分子材料技术领域，通过采用氯化钙微胶囊取代氯化钙水溶液，其中，氯化钙微胶囊与氯化钙水溶液不同，氯化钙微胶囊具有稀释钙离子的作用，其添加到共混溶液中以后可以通过机械搅拌的方法使其均匀分散，进而避免了海藻酸钠络合过程中均匀性差的问题，同时氯化钙微胶囊所具有的缓释作用还可以避免氯化钙溶液过高造成的水性聚氨酯沉淀问题，在海藻酸钠添加量较高时实现海藻酸钠的均匀、充分络合，减少有机试剂的用量，而且含有氯化钙微胶囊的共混聚氨酯弹性体可以在去离子水中长时间浸泡，不仅具有良好的力学性能和吸湿性能，还提高了聚氨酯弹性体的阻燃性能。

【技术实现步骤摘要】
一种海藻酸钠-水性聚氨酯弹性体及其制备方法
本专利技术涉及聚氨酯高分子材料
，尤其涉及一种海藻酸钠-水性聚氨酯弹性体及其制备方法。
技术介绍
已有技术中，海藻酸钠在聚氨酯弹性体中多作为增稠剂或交联剂使用，其添加量较低，并且部分海藻酸钠未经钙离子络合，对聚氨酯弹性体的力学性能提升效果较小，同时由于海藻酸钠溶解性能较差，制备过程中需大量使用有机溶剂，不利于环保。其中，CN102304281A公开了一种海藻酸钠/聚氨酯多孔膜，利用乙醇来固化海藻酸钠/聚氨酯的共混溶液，制备海藻酸钠/聚氨酯多孔膜，提高聚氨酯多孔膜的吸湿性能；但是，该方法中由于海藻酸钠没有经过钙离子络合，导致最终制备的多孔膜耐水性能差。武汉大学的樊李红等人于2002年报道了一种海藻酸钠/水性聚氨酯共混膜（海藻酸钠/水性聚氨酯共混膜的结构表征和性能测试,樊李红,杜予民,唐汝培,黄荣华,郑化.分析科学学报,2002,18(6),441-444）。该共混膜的制备方式如下：将水性聚氨酯和海藻酸钠溶液共混，干燥成膜，然后将共混膜置入钙离子溶液中进行络合一定时间，清洗、干燥后得到海藻酸钠/水性聚氨酯共混膜。虽然该方法可有效提高聚氨酯共混膜的抗张强度和耐水性，但是该共混膜并不适合在聚氨酯领域实际使用，一方面由于预交联的共混膜粘度极大，氯化钙溶液无法有效扩散到共混膜内部，会导致海藻酸钠络合不均匀，另一方面由于氯化钙溶液浓度较高时会引起水性聚氨酯沉淀，破坏聚氨酯结构，造成共混膜性能严重下降。西南交通大学的魏靖明等人曾于2008年报道了一种海藻酸钠/水性聚氨酯微球（海藻酸钠/聚氨酯共混微球的制备及性能研究,魏靖明,邓阳全,单连海,林松,张志斌.西南民族大学学报自然科学版.2008,34(4),704-707）。该共混微球的制备方法如下：将水性聚氨酯和海藻酸钠溶液共混，然后将共混溶液逐滴滴加到钙离子溶液中固化，将固化好的共混液滴清洗干燥后得到海藻酸钠/水性聚氨酯微球，但是，由于最终制备的海藻酸钠/水性聚氨酯微球体积非常小，无法广泛应用于聚氨酯弹性体领域。综上所述，海藻酸钠在与聚氨酯共混时需要经过钙离子络合后才能使共混弹性体具有耐水性，从而拓宽共混弹性体的应用范围。现有技术中海藻酸钠添加量低，对聚氨酯弹性体的力学性能提升效果较小，同时由于海藻酸钠溶解性能较差，制备过程中需大量使用有机溶剂，不利于环保。如何在海藻酸钠添加量较高时实现海藻酸钠的均匀、充分络合，减少有机试剂的用量，并提高共混工艺的可操作性是本领域亟待解决的技术难题。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种海藻酸钠-水性聚氨酯弹性体及其制备方法，采用氯化钙微胶囊取代氯化钙水溶液避免了海藻酸钠络合过程中均匀性差的问题，同时还可以避免氯化钙溶液过高造成的水性聚氨酯沉淀问题，在海藻酸钠添加量较高时实现海藻酸钠的均匀、充分络合，减少有机试剂的用量，提高了聚氨酯弹性体的阻燃性能。一方面，本专利技术提供的一种海藻酸钠-水性聚氨酯弹性体的化学组分质量配比为：双官能度聚酯或聚醚30～70%、二异氰酸酯ADI15～25%、二羟甲基丙酸1～8%、中和剂1～6%、海藻酸钠5～40%、氯化钙微胶囊1～10%。可选的，所述双官能度聚酯或聚醚为含有两个羟基（-OH）的聚酯化合物、聚醚化合物、或者两者的混合物；所述中和剂为三乙胺(TEA)和三正丁胺(TBA)中的至少一种。可选的，所述二异氰酸酯ADI为甲苯二异氰酸酯TDI、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI、二苯基甲烷二异氰酸酯MDI、萘-1,5-二异氰酸酯NDI、六亚甲基二异氰酸酯HDI、2,6-二异氰酸酯己酸甲酯LDI、4,4’-亚甲基-二环己基二异氰酸醋H12MDI、苯二甲撑二异氰酸酯XDI或1,12-十二烷基二异氰酸酯C12DDI中的一种。另一方面，本专利技术还提供一种制备海藻酸钠-水性聚氨酯弹性体的方法，所述方法包括：将水性聚氨酯预聚体在水中通过高速剪切得到稳定的水性聚氨酯乳液；将海藻酸钠溶于水中，经过过滤得到质量百分比为3~5%的海藻酸钠水溶液；将水性聚氨酯乳液、海藻酸钠水溶液和氯化钙微胶囊按照预定比例进行混合，经过静置减压脱泡之后，干燥得到海藻酸钠-水性聚氨酯弹性体。可选的，所述水性聚氨酯预聚体采用以下方法制备：按照30～70%：15～25%的比例称取双官能度聚酯或聚醚、二异氰酸酯ADI，并将所称取的二异氰酸酯ADI和双官能度聚酯或聚醚混合，滴加催化剂后加热到60~110℃反应1~8h；向上述反应体系中滴加1～8%二羟甲基丙酸，继续在60~110℃下反应3~5小时；将上述反应体系温度降低至20~50℃，加入1～6%中和剂，反应1～30分钟后，制得水性聚氨酯预聚体。可选的，所述氯化钙微胶囊采用如下方法制备：将甲苯二异氰酸酯(TDI)或异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)与聚乙二醇(PEG)混合，滴加催化剂后加热到60~110℃反应1~4h；向上述反应体系中滴加二羟甲基丙酸，继续在60~110℃下反应3~5小时；将上述反应体系温度降低至20~50℃，加入中和剂，反应1～30分钟后，得到微胶囊壁材预聚体；将所述的微胶囊壁材预聚体在水中通过高速剪切得到稳定的微胶囊壁材乳液；将氯化钙溶于水中，制成质量百分比为20～55%的氯化钙水溶液；将所述微胶囊壁材乳液分散在所述氯化钙水溶液中，制得氯化钙微胶囊粗品，用乙酸乙酯清洗所述氯化钙微胶囊粗品，然后抽真空使乙酸乙酯挥发，干燥后得到所述氯化钙微胶囊。可选的，所述聚乙二醇为PEG200和PEG400中的一种或两者的混合物；所述甲苯二异氰酸酯、所述聚乙二醇、所述二羟甲基丙酸和所述三乙胺的质量比为100:100～260:5～10：3～6。可选的，所述双官能度聚酯或聚醚为含有两个羟基（-OH）的聚酯化合物、聚醚化合物、或者两者的混合物；所述中和剂为三乙胺(TEA)和三正丁胺(TBA)中的至少一种。可选的，所述二异氰酸酯ADI为甲苯二异氰酸酯TDI、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI、二苯基甲烷二异氰酸酯MDI、萘-1,5-二异氰酸酯NDI、六亚甲基二异氰酸酯HDI、2,6-二异氰酸酯己酸甲酯LDI、4,4’-亚甲基-二环己基二异氰酸醋H12MDI、苯二甲撑二异氰酸酯XDI或1,12-十二烷基二异氰酸酯C12DDI中的一种。可选的，所述催化剂为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、N-甲基吗啉、1,4-二甲基哌嗪中的一种，催化剂的加入量为原料总质量的0～0.5%。本专利技术至少具有如下有益效果：本专利技术提供了一种海藻酸钠-水性聚氨酯弹性体及其制备方法，通过采用氯化钙微胶囊取代氯化钙水溶液，其中，氯化钙微胶囊与氯化钙水溶液不同，氯化钙微胶囊具有稀释钙离子的作用，其添加到共混溶液中以后可以通过机械搅拌的方法使其均匀分散，进而避免了海藻酸钠络合过程中均匀性差的问题，同时氯化钙微胶囊所具有的缓释作用还可以避免氯化钙溶液过高造成的水性聚氨酯沉淀问题，在海藻酸钠添加量较高时实现海藻酸钠的均匀、充分络合，减少有机试剂的用量，而且含有氯化钙微胶囊的共混聚氨酯弹性体可以在去离子水中长时间浸泡，不仅具有良好的力学性能和吸湿性能，还提高了聚氨酯弹性体的阻燃性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海藻酸钠‑水性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述海藻酸钠‑水性聚氨酯弹性体的化学组分质量配比为：双官能度聚酯或聚醚30～70%、二异氰酸酯ADI15～25%、二羟甲基丙酸1～8%、中和剂1～6%、海藻酸钠5～40%、氯化钙微胶囊1～10%。

【技术特征摘要】
1.一种海藻酸钠-水性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述海藻酸钠-水性聚氨酯弹性体的化学组分质量配比为：双官能度聚酯或聚醚30～70%、二异氰酸酯ADI15～25%、二羟甲基丙酸1～8%、中和剂1～6%、海藻酸钠5～40%、氯化钙微胶囊1～10%。2.根据权利要求1所述的海藻酸钠-水性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述双官能度聚酯或聚醚为含有两个羟基（-OH）的聚酯化合物、聚醚化合物、或者两者的混合物；所述中和剂为三乙胺(TEA)和三正丁胺(TBA)中的至少一种。3.根据权利要求1所述的海藻酸钠-水性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述二异氰酸酯ADI为甲苯二异氰酸酯TDI、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI、二苯基甲烷二异氰酸酯MDI、萘-1,5-二异氰酸酯NDI、六亚甲基二异氰酸酯HDI、2,6-二异氰酸酯己酸甲酯LDI、4,4’-亚甲基-二环己基二异氰酸醋H12MDI、苯二甲撑二异氰酸酯XDI或1,12-十二烷基二异氰酸酯C12DDI中的一种。4.一种制备海藻酸钠-水性聚氨酯弹性体的方法，其特征在于，所述方法包括：将水性聚氨酯预聚体在水中通过高速剪切得到稳定的水性聚氨酯乳液；将海藻酸钠溶于水中，经过过滤得到质量百分比为3~5%的海藻酸钠水溶液；将水性聚氨酯乳液、海藻酸钠水溶液和氯化钙微胶囊按照质量比20~400:80~150:1进行混合，经过静置减压脱泡之后，干燥得到海藻酸钠-水性聚氨酯弹性体。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述水性聚氨酯预聚体采用以下方法制备：按照30～70%：15～25%的比例称取双官能度聚酯或聚醚、二异氰酸酯ADI，并将所称取的二异氰酸酯ADI和双官能度聚酯或聚醚混合，滴加催化剂后加热到60~110℃反应1~8h；向上述反应体系中滴加1～8%二羟甲基丙酸，继续在60~110℃下反应3~5小时；将上述反应体系温度降低至20~50℃，加入1～6%中和剂，反应1～30分钟后，制...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘冬，
申请(专利权)人：青岛科大新橡塑检测服务有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37