一种绝缘型水性聚氨酯分散体及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种绝缘型水性聚氨酯分散体及其制备方法与应用，所述聚氨酯分散体由特定结构的大分子多元醇(A)、含异氰酸酯基化合物(B)反应而获得的聚氨酯预聚体(X)，加溶剂稀释后，进一步加入胺类扩链剂(C1)、羧酸盐亲水扩链剂(D)反应形成混合物，再加入一定的水分散得到粗水性聚氨酯分散体，最后再加入特定量的的链延长剂(C2)反应而得到。该法制备出的水性聚氨酯分散体具有很好的电绝缘性、耐热性、耐湿热性。可用作电气或电子器件的绝缘涂料使用；特别是适用于印刷电路板上作为封装绝缘涂料使用。料使用。

【技术实现步骤摘要】
一种绝缘型水性聚氨酯分散体及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于一种水性聚氨酯涂层树脂
，具体涉及一种绝缘型水性聚氨酯分散体及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]绝缘涂料是以高分子聚合物为基础，在一定条件下固化成绝缘膜；由于电阻系数大、耐热性能好、坚固的机械性能和良好的耐湿热被应用于绝缘领域；在工业电气施工中，为了保护电子电气设备免受周围水分、灰尘、冲击等的影响，需在电子电气设备表面刷绝缘涂料，如印刷电路板是在塑料板等基材上由铜等导体形成电路的电路板，需在上面刷一层绝缘涂料对其进行封装。绝缘涂料不仅可以使器材表面不导电，降低意外事故的发生率，而且可提高其精密度、减少能量损耗、延长使用寿命等；早期的绝缘涂料采用的是天然原料如沥青、干性油、天然纤维素等制成，但是气味大、不耐高温。自五十年代以来，随着高分子工业的发展，大批合成树脂生产，慢慢解决了早期的耐热性难题，作为树脂类绝缘涂料，一般有醇酸树脂型、聚酰亚胺树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂等。
[0003]醇酸树脂是用量最大的一类绝缘涂料，主要是由多元醇、多元酸、植物油或不饱和脂肪酸缩聚而成的一种改性聚酯，它原料易得，不完全依赖石油产品，工艺简单。但由于醇酸的耐热性不高，抗击穿电压不强，但醇酸廉价易得，因此只能用在中小型低压电机电器的绝缘处理上。
[0004]聚酰亚胺树脂是耐热性最好的聚合物，其主要是靠提高其中芳香环的含量来提高其耐热性，但是这样会使它的溶解性和柔韧性变差，同时，此类涂料固化时，释放出的小分子物质易形成气孔而影响其电气绝缘性，并且与其他聚合物比较，成本还是太高。
[0005]有机硅类树脂是是高度交联的网状结构的聚有机硅氧烷，其固化通过硅醇缩合形成硅氧链节来实现的，有机硅树脂及改性有机硅树脂制品以其优异的热氧化稳定性、电绝缘性能、耐候性等特性，被广泛应用于各种领域，但是它的缺陷就是机械性能以及附着力较差，与构成电气部件的基材的粘合力不一定充分，另外，透湿性大，存在无法充分的防止水分对电子电气部件的影响。
[0006]聚氨酯类树脂即聚氨基甲酸酯，其特点是在高聚物分子之间能形成非环或环形的氢键，在外力作用下，氢键可分离，当外力除去后又可重新再形成氢键。如此的氢键裂开，使聚氨酯漆膜具有高度机械耐磨性和韧性；涂膜的弹性也可根据需要而调节其成分配比，可以从极坚硬的涂层调节到极柔韧的弹性涂层，除此之外，其附着力强，耐水耐磨、电性能、低温固化性、综合性能好等特点，也广泛被用作电绝缘涂料。
[0007]现使用的聚氨酯类树脂作为绝缘涂料主要是以有机溶剂为稀释剂的双组份溶剂型树脂。CN201711196108.2就提供了一种溶剂型环氧聚氨酯绝缘涂料的制备方法，该方法包括A组份的制备和B组份的制备,使用时再混合使用；该环氧聚氨酯绝缘涂料具有良好的附着力、柔韧性和电绝缘性能，但是双组份溶剂型聚氨酯树脂存在如下的缺点：
[0008]1)以有机溶剂为稀释剂，含有可挥发性有机物(VOCs)，固化过程中挥发到空气中，
产生刺激性气味，影响员工的心情，降低工作效率；
[0009]2)VOCs属于有毒有害气体，长期接触造成员工的职业白血病隐患；
[0010]3)对环境造成污染，环保政策要求越来越严格，面临政策压力；
[0011]4)VOCs易燃易爆，在生产、运输、储存过程中存在极大的安全隐患；
[0012]5)双组份树脂施工复杂，得现配现用，一次不宜配多，并且得严格按着产品说明中的配比来调配；
[0013]目前虽然有水性聚氨酯应用于绝缘涂料的研究，但是这些绝缘型聚氨酯都是与其他树脂的共用来达到绝缘性能的要求。例如文献(张笑瑞,井丰喜,刘立柱,等.水溶性低压电子变压器绝缘漆制备及性能研究[J].绝缘材料,2018,051(010):22-26.)是以水溶性聚氨酯树脂为基体、水溶性苯并噁嗪树脂为固化剂制备了水溶性低压电子变压器绝缘涂料。这种绝缘水性聚氨酯成分复杂，不易获得，且高性能单组份绝缘水性聚氨酯的合成，特别是耐热和耐湿热性能优异的绝缘型水性聚氨酯的研究鲜见报道。
[0014]因此，为了解决上述存在的问题，开发一种环保、完全无VOCs，综合性能优异、防护效果更好的单组分水性聚氨酯绝缘涂料变得很有意义。
[0015]另外，在新时代引领下，科技、材料与环保已成为具有时代特征的三大课题，并且随着5G商用的逐渐普及和集成电路的高度密集化及微型化，这无疑也是对绝缘涂料的选择提出了更高的要求，因此制备出符合时代特征的且综合性能优异的绝缘涂料迫在眉睫，绝缘型水性聚氨酯树脂就能很好的满足要求。

技术实现思路

[0016]为了解决上述存在的问题和不足，本专利技术提供一种耐热性、耐湿热性、电性能优异的绝缘型水性聚氨酯分散体及其制备方法。
[0017]用于解决技术问题的手段：
[0018]本专利技术人发现含有聚氨酯的水性聚氨酯分散体能够解决上述问题，至此完成了本专利技术；其中，该水性聚氨酯分散体是由特定结构的大分子多元醇(A)、含异氰酸酯基化合物(B)反应而获得的聚氨酯预聚体(X)，加有机溶剂稀释后，进一步加入胺类扩链剂(C1)、羧酸盐亲水扩链剂(D)反应形成混合物，再加入一定的水分散得到粗水性聚氨酯分散体，最后再加入特定量的的链延长剂(C2)反应而得到。该法制备出的水性聚氨酯分散体具有很好的电绝缘性、耐热性、耐湿热性。可用作电气或电子器件的绝缘涂料使用；特别是适用于印刷电路板上作为封装绝缘涂料使用。
[0019]本专利技术的目的为提供一种绝缘型水性聚氨酯分散体及其制备方法与应用。
[0020]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
[0021](1)首先将大分子多元醇A加入到反应容器中，在100-120℃和0.095-0.1MPa真空的条件下，脱水干燥1-2h；
[0022](2)将步骤(1)的反应体系冷却至40-60℃，再加入二异氰酸酯B和催化剂，80-100℃反应0.5-3h得到聚氨酯预聚体X；
[0023](3)降温加入有机溶剂，当温度降至45℃以下后，加入胺类扩链剂C1，反应10-30min，再加入羧酸盐型亲水扩链剂D，反应10-30min；
[0024](4)在400-800r/min转速下，将步骤(3)的反应产物分散至水中得到水性聚氨酯分
散体；
[0025](5)待稳定分散0.5-1h后，再加入链延长剂C2进行后扩链，在室温下继续反应搅拌0.5-1h；
[0026](6)升温至40-65℃，减压蒸馏除去有机溶剂，得到绝缘型水性聚氨酯分散体。
[0027]进一步的，按质量份数计，原料中各物质的用量如下：
[0028]大分子二元醇A：60-75份
[0029]二异氰酸酯B：15-30份
[0030]羧酸盐亲水扩链剂D：7.9-12.25份
[0031]胺类扩链剂C1：1.37-4.28份
[0032]链延长剂C2：0.65-0.89份
[0033]催化剂：0.01-0.1份...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种绝缘型水性聚氨酯分散体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)首先将大分子多元醇A加入到反应容器中，在100-120℃和0.095-0.1MPa真空的条件下，脱水干燥1-2h；(2)将步骤(1)的反应体系冷却至40-60℃，再加入二异氰酸酯B和催化剂，80-100℃反应0.5-3h得到聚氨酯预聚体X；(3)降温加入有机溶剂，当温度降至45℃以下后，加入胺类扩链剂C1，反应10-30min；再加入羧酸盐型亲水扩链剂D，反应10-30min；(4)在400-800r/min转速下，将步骤(3)的反应产物分散至水中得到水性聚氨酯分散体；(5)待稳定分散0.5-1h后，再加入链延长剂C2进行后扩链，在室温下继续搅拌反应0.5-1h；(6)升温至40-65℃，减压蒸馏除去有机溶剂，得到绝缘型水性聚氨酯分散体。2.根据权利要求1所述的一种绝缘型水性聚氨酯分散体的制备方法，其特征在于，按质量份数计，原料中各物质的用量如下：大分子二元醇A：60-75份二异氰酸酯B：15-30份羧酸盐亲水扩链剂D：7.9-12.25份胺类扩链剂C1：1.37-4.28份链延长剂C2：0.65-0.89份催化剂：0.01-0.1份。3.根据权利要求1所述的一种绝缘型水性聚氨酯分散体的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述大分子多元醇A包括聚二烯多元醇，所述聚二烯多元醇为聚丁二烯多元醇、氢化聚丁二烯多元醇、聚异戊二烯多元醇、氢化聚异戊二烯多元醇中的一种或多种，所述大分子二元醇的数均相对分子量为500～6000。4.根据权利要求3所述的一种绝缘型水性聚氨酯分散体的制备方法，其特征在于，所述大分子多元醇A还包括聚醚多元醇、聚酯多元醇中的一种或多种；所述大分子多元醇A中...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙东成，罗鸟梅，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：