一种萘酰亚胺聚氨酯乳液及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种萘酰亚胺聚氨酯乳液及其制备方法和应用，将聚二醇熔融后，与二异氰酸酯进行聚合反应，反应时间为2‑5h，接着将萘酰亚胺用作水性聚氨酯的扩链剂和羧酸盐型扩链剂在60‑80℃反应2‑5h，再调解体系pH值为7.0～8.0，最后高速搅拌下加入温度为0‑40℃去离子水，得固含量为25％的乳白色泛蓝光乳液。由于萘酰亚胺扩链剂的引入，可使乳胶膜具有荧光特性，并且力学性能和耐水性能随之提高，可应用于交通标识、消防标识、建筑装饰或防伪方面。

Naphthalimide polyurethane emulsion, preparation method and application thereof

【技术实现步骤摘要】
一种萘酰亚胺聚氨酯乳液及其制备方法和应用
本专利技术属于精细化学品及其制备
，特别涉及一种萘酰亚胺聚氨酯乳液及其制备方法和应用。
技术介绍
聚氨酯被广泛应用于涂料、纺织印染、造纸等工业领域。目前多数水性聚氨酯的合成是采用内乳化的方法，在制备聚氨酯的过程中，引入亲水成分，如羧基(-COO-)或磺酸基(-SO3-)等合成的。这些亲水基团的存在使得单组份水性聚氨酯涂料的耐水性、耐化学性和机械性能等无法与溶剂型聚氨酯相媲美，为了扩大水性聚氨酯的应用范围，必须通过改性的方法提高聚氨酯性能。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种萘酰亚胺聚氨酯乳液及其制备方法和应用，提高了聚氨酯树脂的耐水性以及强度。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种萘酰亚胺聚氨酯乳液的制备方法，包括以下步骤，步骤1，将熔融的二元醇与二异氰酸酯在80-90℃进行聚合反应，得到反应液1；步骤2，向反应液1中加入4-溴-N-(2-羟基-1-羟甲基乙基)-1,8-萘酰亚胺和羧酸盐型扩链剂，在60-80℃反应，得到反应液2；步骤3，用有机碱调节反应液2的pH为7.0～8.0，最后搅拌下加入水，得乳白色泛蓝光乳液。优选的，二元醇、二异氰酸酯、4-溴-N-(2-羟基-1-羟甲基乙基)-1,8-萘酰亚胺和羧酸盐型扩链剂的质量比为(15-22)：(17-25)：(0.4-6)：(1-4)。优选的，步骤1中，反应时间为2-5h；步骤2中，反应时间为2-5h。优选的，步骤2中，还向反应液1中加入交联剂，交联剂为三羟甲基丙烷。优选的，步骤1中，二元醇为聚醚二元醇或聚酯二元醇，聚醚二元醇为聚氧化丙烯二元醇或聚四氢呋喃醚二元醇，聚酯二元醇为聚己内酯二元醇、聚碳酸酯二元醇或聚己二酸丁二醇酯二元醇。优选的，步骤1中，二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或几种。优选的，步骤2中，羧酸盐型扩链剂为二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸。优选的，步骤3中，有机碱为三甲胺、三乙胺或三乙醇胺。采用所述的制备方法制备得到的萘酰亚胺聚氨酯乳液。所述的萘酰亚胺聚氨酯乳液在交通标识、消防标识、建筑装饰或防伪方面的应用。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：1,8-萘酰亚胺类衍生物包含一个萘环刚性平面结构，这类π-π共轭的芳香族结构通常具有光稳定性好、荧光量子产率高等优点，其结构中含有羟基和荧光基团，容易发生反应。本专利技术在水性聚氨酯分子链上引入萘酰亚胺基团，利用萘酰亚胺上的-OH和聚氨酯预聚体上的-NCO发生加成反应，对聚氨酯进行扩链，一方面，经过其扩链作用使得聚氨酯分子量增大，耐水性增强，另一方面，萘酰亚胺本身里面含有刚性基团，也是个有机小分子，水溶性差，将其引入聚氨酯体系能提高体系抗水性；同时，将萘酰亚胺中刚性平面结构的高耐热性、荧光性及高强度引入到聚氨酯树脂中，提高了聚氨酯的力学性能，得到的聚氨酯还具有荧光性能。本专利技术得到的萘酰亚胺聚氨酯提高了聚氨酯树脂的耐水性以及强度。本专利技术水性聚氨酯不但可以应用于胶粘剂、涂料、印花粘合剂领域，由于其具有荧光性能，还可以应用于交通及消防标识、建筑装饰领域以及防伪领域，大大扩展了水性聚氨酯的应用范围。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。本专利技术提供了一种萘酰亚胺聚氨酯乳液的制备方法：将熔融的二元醇15-22份与二异氰酸酯15-25份在80-90℃进行聚合反应，反应时间为2-5h，接着加入1-5份4-溴-N-(2-羟基-1-羟甲基乙基)-1,8-萘酰亚胺用作水性聚氨酯的扩链剂、1-4份羧酸盐型扩链剂和0-0.5份交联剂，在60-80℃反应2-5h，降至室温，再用有机碱调解体系pH为7.0～8.0，最后搅拌下加入温度为0-40℃去离子水，得固含量为25％的乳白色泛蓝光乳液。所述二元醇为聚醚二元醇或聚酯二元醇，聚醚二元醇和聚酯二元醇数均分子量为1000，聚醚二元醇为聚氧化丙烯二元醇或聚四氢呋喃醚二元醇；聚酯二元醇为聚己内酯二元醇、聚碳酸酯二元醇或聚己二酸丁二醇酯二元醇。所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或几种的混合物；所述羧酸盐型扩链剂为二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸；所述有机碱为三甲胺、三乙胺或三乙醇胺。所述交联剂为三羟甲基丙烷。对比例将聚四氢呋喃二醇15.0份加入到干燥的反应器中，加热使反应器中的聚四氢呋喃二醇熔融后，再将异佛尔酮二异氰酸酯16.5份加入到反应器中在80℃进行聚合反应3h，接着将二羟甲基丙酸2份和交联剂三羟甲基丙烷0.31份加入反应器中，在60℃反应2h。降温至20℃，加入三乙胺调节pH值为7.5，高速搅拌下加入20℃去离子水得质量分数为25％乳液，即得到未加入4-溴-N-(2-羟基-1-羟甲基乙基)-1,8-萘酰亚胺的聚氨酯膜乳液。实施例1将聚四氢呋喃二醇15.0份加入到干燥的反应器中，加热使反应器中的聚四氢呋喃二醇熔融后，再将异佛尔酮二异氰酸酯16.5份加入到反应器中在80℃进行聚合反应3h，接着将4-溴-N-(2-羟基-1-羟甲基乙基)-1,8-萘酰亚胺2.2份用作水性聚氨酯的扩链剂、二羟甲基丙酸2份和交联剂三羟甲基丙烷0.31份加入反应器中，在60℃反应2h。降温至20℃，加入三乙胺调节pH值为7.5，高速搅拌下加入20℃去离子水得质量分数为25％乳液。将乳液制成膜，测得膜拉伸强度与对比例未加入4-溴-N-(2-羟基-1-羟甲基乙基)-1,8-萘酰亚胺的聚氨酯膜相比提高32％，耐水性提高23％。实施例2将聚四氢呋喃二醇16.1份加入到干燥的反应器中，加热使反应器中的聚四氢呋喃二醇熔融后，再将异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯共20.3份(异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯质量比为11.6:8.7)加入到反应器中在82℃进行聚合反应4h，接着将4-溴-N-(2-羟基-1-羟甲基乙基)-1,8-萘酰亚胺3.5份用作水性聚氨酯的扩链剂、二羟甲基丙酸2.0份和交联剂三羟甲基丙烷0.19份加入反应器中，在65℃反应2h。降温至20℃，加入三甲胺调节pH值为7.5，高速搅拌下加入20℃去离子水得固含量为25％乳液。将乳液制成膜，测得膜拉伸强度与对比例未加入4-溴-N-(2-羟基-1-羟甲基乙基)-1,8-萘酰亚胺的聚氨酯膜相比提高35％，耐水性提高20％。实施例3将聚己内酯二醇20.2份加入到干燥的反应器中，加热使反应器中的聚己内酯二醇熔融后，再将异佛尔酮二异氰酸酯20.5份加入到反应器中在85℃进行聚合反应3h，接着将4-溴-N-(2-羟基-1-羟甲基乙基)-1,8-萘酰亚胺0.4份用作水性聚氨酯的扩链剂和二羟甲基丙酸2.1份加入反应器中，在68℃反应2h。降温至20℃，加入三乙醇胺调节pH值为7，高速搅拌下加入20℃去离子水得固含量为25％乳液。将乳液制成膜，测得膜拉伸强度与对比例未加入4-溴-N-(2-羟基-1-羟甲基乙基)-1,8-萘酰亚胺的聚氨酯膜相比提高21％，耐水性提高18％。实施例4将聚己内酯二醇20.1份加入到干燥的反应器中，加热使反应器中的聚己内酯二醇熔融后，再将甲苯二异氰酸酯20.5份加入到反应器中在88℃进行聚合反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种萘酰亚胺聚氨酯乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，步骤1，将熔融的二元醇与二异氰酸酯在80‑90℃进行聚合反应，得到反应液1；步骤2，向反应液1中加入4‑溴‑N‑(2‑羟基‑1‑羟甲基乙基)‑1,8‑萘酰亚胺和羧酸盐型扩链剂，在60‑80℃反应，得到反应液2；步骤3，用有机碱调节反应液2的pH为7.0～8.0，最后搅拌下加入水，得乳白色泛蓝光乳液。

【技术特征摘要】
1.一种萘酰亚胺聚氨酯乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，步骤1，将熔融的二元醇与二异氰酸酯在80-90℃进行聚合反应，得到反应液1；步骤2，向反应液1中加入4-溴-N-(2-羟基-1-羟甲基乙基)-1,8-萘酰亚胺和羧酸盐型扩链剂，在60-80℃反应，得到反应液2；步骤3，用有机碱调节反应液2的pH为7.0～8.0，最后搅拌下加入水，得乳白色泛蓝光乳液。2.根据权利要求1所述的萘酰亚胺聚氨酯乳液的制备方法，其特征在于，二元醇、二异氰酸酯、4-溴-N-(2-羟基-1-羟甲基乙基)-1,8-萘酰亚胺和羧酸盐型扩链剂的质量比为(15-22)：(17-25)：(0.4-6)：(1-4)。3.根据权利要求1所述的萘酰亚胺聚氨酯乳液的制备方法，其特征在于，步骤1中，反应时间为2-5h；步骤2中，反应时间为2-5h。4.根据权利要求1所述的萘酰亚胺聚氨酯乳液的制备方法，其特征在于，步骤2中，还向反应液1中加入交联剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵艳娜，白哲，林磊，张星星，赵瑶，赵春艳，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61