自干型水性指甲油用聚氨酯乳液、其制备方法及以其为基料制备的指甲油技术

本发明专利技术属于功能性高分子树脂领域，具体涉及一种自干型水性指甲油用聚氨酯乳液，由如下重量份原料制备而成：大豆油500‑800份、酒石酸85‑125份、Al

Polyurethane emulsion for self drying water-based nail polish, preparation method and nail polish based on the same

The invention belongs to the field of functional polymer resin, and particularly relates to a self drying waterborne nail polish emulsion, which is prepared from the following raw materials: soybean oil 500, 800 parts, tartaric acid 85, 125, Al

【技术实现步骤摘要】
自干型水性指甲油用聚氨酯乳液、其制备方法及以其为基料制备的指甲油
本专利技术属于化妆品
，具体涉及一种自干型水性指甲油用聚氨酯乳液、其制备方法及以其为基料制备的指甲油。
技术介绍
油漆分清漆和色漆，指甲油实际上就是美化人体指甲的清漆或色漆(透明涂料或有色涂料)，其中，清漆由两部分构成：基料+助剂；色漆由三部分组成：基料+助剂+颜填料。自从油漆诞生以来，基料是任何类别油漆质量、等级、档次、环保等的核心要素，而助剂、颜填料都是辅助要素。人类手指的多功能性和所经受环境的残酷性，客观上对指甲油的牢固度、光亮度、丰满度、坚韧度、耐水性、耐热性、抗冲击性等各类性能都要求很高。从材料学看，指甲还是一种比PP、PE这类材料表面张力更低、更难粘接或更难附着的有机材料，指甲的表面还会形成釉质、渗出油脂。因此，决定指甲油性能、质量的唯一的关键材料是基料。现有技术中，专利CN100346770C公开了一种水溶性指甲油的制备方法，该技术方案采用生物制品中食品级或医用级的明胶做指甲油的基料，其无害性不容置疑，但其最大的缺陷是“只需用水或湿纸巾就可以去除”，这说明明胶对于指甲基本没有附着力。专利CN101697943A公开了一种环保型水性指甲油，基料选用的是水性聚氨酯分散体和水性硝化棉类物质；专利CN101836940A公开了一种应用于指甲美容行业的水溶性高硬度抗菌指甲油及其制备方法，该技术方案的基料是水性聚氨酯分散体与丙烯酸乳液类物质。遗憾的是，这两个技术方案所选用市售的水性聚氨酯分散体种类太过空泛，目前这类基料主要用于建筑涂料、水性木器漆，尽管其成本低廉，但因为具有一定的毒性，而且耐碱性、附着力、柔韧性达不到水性指甲油的基本要求，特别是针对于儿童和孕妇的使用；而且这两个技术方案所记载的内容，也很难证明这类基料对指甲有良好的附着力。专利CN106821796A公开了一种生物基水性UV固化环保指甲油的制备方法，以UV快速固化单体制备成树脂类基料，然后掺入颜料及其它助剂，制成UV固化指甲油。该指甲油制备过程中需要加入大量的二苯甲酮，a-氨/羟基酮，单/双酰基磷氧化物等高活性的光引发剂，而光引发剂毒性大，涂覆于指甲时会渗入其中、甚至会固化角质层，对指甲伤害较严重。而且涂覆这类指甲油时必须经历：打磨指甲表面、用有机溶剂去除指甲打磨后的“残留物”、进一步清洗指甲表面、涂覆底油(UV照射固化)、涂覆色油(UV照射固化)、涂覆面油(UV照射固化)。卸指甲油时，需要将整个手指插入卸甲包(有机溶剂包)内浸泡，让溶剂溶解掉指甲油涂层，溶解不掉的部分用硬质工具剔除。长此以往，指甲被打磨得非常薄，甲质黄变、皲裂、脆化，致使指甲保护手“指头”的功能丧失。而且，现有指甲油在使用前，为了使指甲油更好的附着于指甲面，在涂甲油之前，还会对指甲表面进行打磨，长此以往，对指甲造成非常严重的损坏。迄今为止，水性的、环保的、快干的、单组份基料使用的指甲油，性能一直难以大幅度提高。现有技术多半是对现有的、可用于作为基料的通用丙烯酸分散体、水性聚氨酯分散体等进行不同方式的搭配或组合，以期寻求到获得特殊性能的方案，而缺少对基料本身性能改进的研究，从而导致指甲油的核心基础材料—“基料”很难满足高标准的应用质量要求。虽然现在市面上有售大豆油基聚氨酯，但均应用于泡沫、涂料、胶黏剂等领域，使用时聚氨酯经UV固化成膜，当以其作为唯一基料制备指甲油时，由于大豆油中含有多种脂肪酸且其分子量分布较为分散，其醇解后羟基含量出现较大差异，使得只以其为原料制备出的聚氨酯乳液不稳定，进而使最终的指甲油成品在物理化学性能上出现较大波动，如耐水性差、硬度低、易沉淀等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种水性自干指甲油用聚氨酯乳液及其制备方法，以解决上述问题中的一个或几个。根据本专利技术的一个方面，提供了一种自干型水性指甲油用聚氨酯乳液，由如下重量份原料制备而成：大豆油500-800份、酒石酸(2,3-二羟基丁二酸)85-125份、Al3+负载型阳离子交换树脂50-80份、丁醇300-500份、30wt％过氧化氢450-750份、异氰酸酯三聚体180-300份、1,4-丁二醇(BDO)90-140份、2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)50-80份、N-甲基吡咯烷酮(NMP)25-50份、催化剂2.-55份、三乙胺12-30份、去离子水50-100份。本专利技术以生物基油脂多元酸为原料，经丁醇醇解得到生物基多元醇，再与异氰酸酯反应得到聚氨酯，最后用NMP水性化处理得到水性聚氨酯乳液，其成膜温度低(零下5℃仍可自然成膜)，成膜过程不需要再添加成膜助剂，降低了可挥发性有机化合物的挥发和有毒有机溶剂对指甲的伤害。其中，选用大豆油和酒石酸一起作为生物基原料，能够保证生物基原料的中分子量分布在相对窄的范围内，从而以其为原料制备得到的聚氨酯乳液的稳定性更好；若只选用大豆油作为生物基原料，由于不同产区的大豆油中含有多种脂肪酸，而且其分子量分布较为分散，使得只以其为原料制备出的聚氨酯乳液不稳定，具体表现在其醇解后的羟基含量出现较大差异，进而使最终的指甲油成品在物理化学性能上出现较大波动。而且，相对于现有技术采用二异氰酸酯化合物而言，本申请采用异氰酸酯三聚体作为原料所得到的聚氨酯乳液成膜后硬度更优，热储存稳定性更好，用于制备指甲油，可以增加指甲油的耐刮性能；这是因为异氟二酮聚异氰酸酯与多元醇反应后的化合物为对称结构，柔性强，而异氰酸酯三聚体为与多元醇反应后的产物，结构更稳定，硬度高，抗划性更好。此外，本申请经过优化后选择Al3+负载型阳离子交换树脂作为醇解催化剂，以加快生物基原料的醇解速率。在一些实施方式中，自干型水性指甲油用聚氨酯乳液由如下重量份原料制备而成：大豆油500-600份、酒石酸85-100份、Al3+负载型阳离子交换树脂50-60份、丁醇300-400份、30wt％过氧化氢450-600份、异氰酸酯三聚体180-250份、1,4-丁二醇90-120份、2,2-二羟甲基丙酸50-60份、封端剂25-35份、催化剂2.5-3份、中和剂12-20份、去离子水50-80份。在一些实施方式中，催化剂为有机锡催化剂，具体地，可以为二月桂酸二丁基锡(DBTDL)。在一些实施方式中，封端剂为N-甲基吡咯烷酮，中和剂为三乙胺。根据本专利技术的一个方面，提供了上述自干型水性指甲油用聚氨酯乳液的制备方法，具体步骤如下：(1)大豆油多元醇的制备向大豆油中依次加入酒石酸、Al3+负载型阳离子交换树脂、丁醇以及去离子水，升温至35℃后，在1300rpm搅拌速度下以120mL/min的速度滴加30wt％过氧化氢水溶液，并维持反应温度在40℃，滴加完毕后在40℃恒温4h，待反应体系分层后，去除水相，将油相用10％碳酸氢钠水溶液洗涤至中性；然后用70℃水洗涤产物，将洗涤后的产物蒸馏，得大豆油多元醇；(2)大豆油基水性聚氨酯的合成将异氰酸酯三聚体、大豆油多元醇、1,4-丁二醇混合后升温到60℃，加入催化剂后升温至80～85℃，反应2h；然后加入2,2-羟甲基丙酸和N-甲基吡咯烷酮，继续反应3h，然后降温至50～60℃，加入三乙胺，然后加入去离子水，反应30-40min，降温至25℃，即得到淡黄色半透明大豆油基水性聚氨酯乳液。在一些实施方式中，步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.自干型水性指甲油用聚氨酯乳液，其特征在于，由如下重量份原料制备而成：大豆油500‑800份、酒石酸85‑125份、Al3+负载型阳离子交换树脂50‑80份、丁醇300‑500份、30wt％过氧化氢450‑750份、异氰酸酯三聚体180‑300份、1,4‑丁二醇90‑140份、2,2‑二羟甲基丙酸50‑80份、封端剂25‑50份、催化剂2.5‑5份、中和剂12‑30份、去离子水50‑100份。

【技术特征摘要】
1.自干型水性指甲油用聚氨酯乳液，其特征在于，由如下重量份原料制备而成：大豆油500-800份、酒石酸85-125份、Al3+负载型阳离子交换树脂50-80份、丁醇300-500份、30wt％过氧化氢450-750份、异氰酸酯三聚体180-300份、1,4-丁二醇90-140份、2,2-二羟甲基丙酸50-80份、封端剂25-50份、催化剂2.5-5份、中和剂12-30份、去离子水50-100份。2.根据权利要求1所述的自干型水性指甲油用聚氨酯乳液，其特征在于，由如下重量份原料制备而成：大豆油500-600份、酒石酸85-100份、Al3+负载型阳离子交换树脂50-60份、丁醇300-400份、30wt％过氧化氢450-600份、异氰酸酯三聚体180-250份、1,4-丁二醇90-120份、2,2-二羟甲基丙酸50-60份、封端剂25-35份、催化剂2.5-3份、中和剂12-20份、去离子水50-80份。3.根据权利要求1或2所述的自干型水性指甲油用聚氨酯乳液，其特征在于，所述催化剂为有机锡催化剂，所述封端剂为N-甲基吡咯烷酮，所述中和剂为三乙胺。4.权利要求3所述的自干型水性指甲油用聚氨酯乳液的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)大豆油多元醇的制备向大豆油中依次加入酒石酸、Al3+负载型阳离子交换树脂、丁醇以及去离子水，升温至35℃后加入30wt％过氧化氢水溶液，并维持反应温度在40℃，待反应体系分层后，去除水相，将油相用10％碳酸氢钠水溶液洗涤至中性；然后用70℃水洗涤产物，将洗涤后的产物蒸馏，得大豆油多元醇；(2)大豆油...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨少华，
申请(专利权)人：广州指匠科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44