一种水性聚氨酯涂饰剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种水性聚氨酯涂饰剂，其由以下重量份数的组分组成：水性聚氨酯预聚体80～100份，螺旋藻小分子肽40～50份，去离子水30～50份，超支化阳离子聚丙烯酰胺3～5份。本发明专利技术的水性聚氨酯涂饰剂具有高疏水性、耐黄变等优点，而且制备工艺简单易操作。

【技术实现步骤摘要】
一种水性聚氨酯涂饰剂及其制备方法
本专利技术属于防水织物涂饰剂领域，具体涉及一种水性聚氨酯涂饰剂及其制备方法。
技术介绍
水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯体系，也称水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯。水性聚氨酯以水为溶剂，无污染、安全可靠、机械性能优良、相容性好、易于改性等优点。聚氨酯树脂的水性化已逐步取代溶剂型，成为聚氨酯工业发展的重要方向，水性聚氨酯可广泛应用于涂料、胶粘剂、织物涂层与整理剂、皮革涂饰剂、纸张表面处理剂和纤维表面处理剂。防水织物是20世纪70年代中期发展起来的一种功能纺织品，被广泛应用于军事、体育、医学等领域，是指聚合物薄膜或涂层不允许水滴等液体渗透，但可使水蒸汽自由透过，达到防水透湿的目的。目前用于纺织品的防水涂层主要为聚氨酯类，分为溶剂型聚氨酯和水性聚氨酯两种，但是这两类聚氨酯的耐静水压和防水透湿性都不理想，影响了防水织物的应用。中国专利申请号为201710574954.7的中国专利申请公开了一种耐水压防水聚氨酯织物涂饰剂及其制备方法，该涂饰剂采用以下步骤制得：将大分子二元醇I、大分子二元醇II、二异氰酸酯于90～100℃反应2～4h，得到聚氨酯预聚物a1；向聚氨酯预聚物a1中加入小分子扩链剂、亲水扩链剂I、溶剂、催化剂，于60～80℃反应3～6h，得到水性聚氨酯预聚体a2；向水性聚氨酯预聚体a2中加入溶剂和亲水扩链剂II，于50～60℃反应0.5～1h，得到水性聚氨酯预聚体a3；向水性聚氨酯预聚体a3中加入溶剂，高速剪切下加入成盐剂，搅拌1～5min后加入水高速分散乳化5～10min后在真空下脱除溶剂，即得。本专利技术工艺简单，制备工艺容易控制，制备得到的耐水压防水聚氨酯织物涂饰剂具有高的耐静水压和优异的防水透湿性。中国专利号201310495523.3的中国专利公开了一种低温高弹型拒水防污水性聚氨酯涂饰剂乳液的制备方法及其产品。包括以下步骤：原料准备；将聚醚三醇和聚醚二醇脱水；将聚醚三醇和聚醚二醇与端烃基聚硅氧烷线性体和二异氰酸酯在聚合催化剂催化下进行预聚反应，制得预聚体；将预聚体与扩链剂在稀释剂存在下扩链制得中间体；将中间体和氟烃基醇进行封端、然后加入反应终止剂使反应终止，再加入中和剂、稀释剂、水混合并乳化，制得低温高弹型拒水防污水性聚氨酯涂饰剂乳液产品。其是一种主链经端烃基聚硅氧烷改性并含有全氟烷烃端基的离子型水性聚氨酯高分子材料，用于各类纺织品涂层和人造革的干法涂饰加工，可赋予产品优良的拒水防污性能、低温高弹特性和抗曲折性能。上述公开的方法对原有的水性聚氨酯进行了改进，提高了其防水透湿、低温高弹和抗曲折等性能，制备出适合各类纺织品涂层或人造革的涂饰剂，但是未考虑水性聚氨酯涂饰剂使用后容易黄变等问题。
技术实现思路
针对上述不足，本专利技术公开了一种水性聚氨酯涂饰剂及其制备方法，本专利技术的水性聚氨酯涂饰剂具有高疏水性、耐黄变等优点，而且制备工艺简单易操作。本专利技术是采用如下技术方案实现的：一种水性聚氨酯涂饰剂，其由以下重量份数的组分组成：水性聚氨酯预聚体80～100份，螺旋藻小分子肽40～50份，去离子水30～50份，超支化阳离子聚丙烯酰胺3～5份。进一步，上述的水性聚氨酯预聚体的制备方法，其包括以下步骤：（1）称取以下重量份数的原料：聚合物多元醇60～90份，丙酮40～60份，亲水扩链剂5～30份，中和剂5～20份，聚天门冬氨酸酯1～3份，改性纳米二氧化钛5～30份，异氰酸酯20～60份；所述的聚合物多元醇为聚酯多元醇或聚醚多元醇；所述的异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、多次亚甲基多苯基多异氰酸酯中的一种或两种以上混合物；所述的亲水扩链剂为二羟甲基丙酸、二羟基半酯和二氨基苯甲酸中的一种或两种以上混合物；所述的中和剂为五甲基二乙烯三胺、N,N－二甲基环己胺、三乙烯二胺和三乙胺中的一种或两种以上混合物；（2）将步骤（1）中所述的聚合物多元醇、丙酮、亲水扩链剂和中和剂在30℃～60℃条件下混合均匀，得到混合物；（3）向步骤（2）中所述的混合物中添加异氰酸酯和聚天门冬氨酸酯，然后在温度50～80℃的氮气保护条件下搅拌反应，待反应进行5～10小时后向反应体系中加入改性纳米二氧化钛，继续反应2～3小时后得到水性聚氨酯预聚体。进一步，上述的改性纳米二氧化钛是将钛酸丁酯、尿素、乙酸异戊酯和氯化亚锡混合后经过600℃煅烧后得到的，改性纳米二氧化钛中氮、锡的掺杂摩尔分数为3%～5%。聚氨酯材料变黄的主要原因是因为聚氨酯结构中的氨基甲酸酯基团在紫外线的照射下，会出现断键现象。其断裂方式有两种，一种是N－C键断裂，形成氨基自由基和烷基自由基，并释放出CO；另一种是C－0键断裂，形成氨基甲酰基自由基和烷氧基自由基，而氨基甲酰自由基分解成氨基自由基和CO2，该断键现象会生产N=N、CH=CH、C=O等有色基团，导致材料的吸收波长移向长波方向，宏观上使材料发色或使其颜色变黄加深。纳米二氧化钛既能吸收紫外线，又能反射、散射紫外线，还能透过可见光，是性能优越的物理屏蔽型的紫外线防护剂，但是纳米二氧化肽还具有光催化功能，在光作用下TiO2与吸附的水分子反应，产生高活性的烃基自由基和过氧烃基自由基，二者会从高分子聚合物链上抽提一个氢原子，生成烷基自由基而使高分子材料产生降解循环，为造成白色聚氨酯材料(添加TiO2)劣化的原因，而且由于芳香族异氰酸酯活性较高更容易受到二氧化钛的影响。本专利技术在纳米二氧化钛中掺杂3%～5%摩尔分数的氮和锡，将纳米二氧化钛进行改性降低其光催化能力，再添加到聚氨酯材料中可以避免劣化现象，这是因为TiO2光催化的主要步骤是产生光生电子以形成空穴，而大量掺杂锡和氮会使产生的光电子不能及时转移，短时间内又与形成的空穴复合，从而降低光催化的活性，同时改性后的纳米二氧化钛仍具有优良的紫外线反射、散射能力，而且其分散性有所提高可以均匀分散在聚氨酯材料中既提高材料的耐黄变能力又不会影响材料降解劣化。进一步，上述的螺旋藻小分子肽是通过将螺旋藻藻渣经过常规浸提、常规复合酶酶解工艺制备得到的。所述的螺旋藻小分子肽可以按照武萌萌等在浙江农业学报上发表的《螺旋藻小分子多肽制备工艺的研究》文献中所述的方法进行制备。本专利技术选择螺旋藻小分子肽是因为小分子肽是介于氨基酸与蛋白质之间一种生化物质，它比蛋白质分子量小，又比氨基酸分子量大，是一个蛋白质的片段，其分子量较小，链长较短，与聚氨酯预聚物相似相容，可以用于聚氨酯材料的共混改性，特别是螺旋藻小分子肽含有－NH2、－NH－、－COOH等活泼官能团，为其进行包括物理和化学改性在内的共混改性提供了物质基础。所以水溶性聚氨酯预聚体与螺旋藻小分子肽能较好的相溶，使得小分子肽有效伸展，与聚氨酯分子相互缠绕在一起，且预聚物分子反应成为大分子并与小分子肽轻度交联，提高了复合材料的力学性能；同时小分子肽中的－NH2、－NH－和－OH等亲水基团与聚氨酯中的－NCO基团反应形成尿键或氨酯键，所以不仅减少了亲水基团，而且还增加了－CH3、苯环等疏水基团，从而大大提高了聚氨酯材料的耐水性、降低了材料的吸水性。上述的水性聚氨酯涂饰剂的制备方法，其包括以下步骤：（1）按照配方的量称取水性聚氨酯预聚体，螺旋藻小分子肽，去离子水，超支化阳离子聚丙烯酰胺；（2）在60本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水性聚氨酯涂饰剂，其特征在于：其由以下重量份数的组分组成：水性聚氨酯预聚体80～100份，螺旋藻小分子肽40～50份，去离子水30～50份，超支化阳离子聚丙烯酰胺3～5份。

【技术特征摘要】
1.一种水性聚氨酯涂饰剂，其特征在于：其由以下重量份数的组分组成：水性聚氨酯预聚体80～100份，螺旋藻小分子肽40～50份，去离子水30～50份，超支化阳离子聚丙烯酰胺3～5份。2.根据权利要求1所述的水性聚氨酯涂饰剂，其特征在于：所述的水性聚氨酯预聚体的制备方法，其包括以下步骤：（1）称取以下重量份数的原料：聚合物多元醇60～90份，丙酮40～60份，亲水扩链剂5～30份，中和剂5～20份，聚天门冬氨酸酯1～3份，改性纳米二氧化钛5～30份，异氰酸酯20～60份；所述的聚合物多元醇为聚酯多元醇或聚醚多元醇；所述的异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、多次亚甲基多苯基多异氰酸酯中的一种或两种以上混合物；所述的亲水扩链剂为二羟甲基丙酸、二羟基半酯和二氨基苯甲酸中的一种或两种以上混合物；所述的中和剂为五甲基二乙烯三胺、N,N－二甲基环己胺、三乙烯二胺和三乙胺中的一种或两种以上混合物；（2）将步骤（1）中所述的聚合物多元醇、丙酮、亲水扩链剂和中和剂在30℃～60℃条件下混合均匀，得到混合物；（3）向步骤（...

【专利技术属性】
技术研发人员：戚海冰，
申请(专利权)人：广西南宁桂尔创环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45