一种支化型水性聚氨酯皮边油及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种支化型水性聚氨酯皮边油及其制备方法，属于高分子材料生产技术领域。其方法为：制备含活性基团端羟基的支化型单体，利用羟基与水性聚氨酯预聚体所含异氰酸酯基的交联反应，采用内乳化法制备支化型单体改性的水性聚氨酯皮边油。该方法合成路线简单易操作，安全可靠，促进了可持续和生态友好材料的发展。料的发展。料的发展。

【技术实现步骤摘要】
一种支化型水性聚氨酯皮边油及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子材料生产
，特别涉及一种支化型水性聚氨酯皮边油及其制备方法。

技术介绍

[0002]皮边油，又称皮革涂边油或封边剂，是一种广泛应用于鞋靴、箱包、票夹、手机套、腰带等皮革或合成革制品切边或边缘，起美化和修饰作用的有色半液态涂料。皮边油主要成分为树脂，即聚氨酯树脂，所以其自身性能及使用效果直接取决于聚氨酯树脂的基本性质。因此可通过改变聚氨酯性能，以期得到性能优异的皮革加工用皮边油。
[0003]水性聚氨酯(WPU)主要特点是无污染、安全可靠、机械性能优良、相容性好、易于改性等。目前被广泛应用于皮革加工、胶黏剂、涂料、密封剂、包装等工业生产中。水性聚氨酯用水做溶剂减少了传统有机溶剂带来的健康危害和环境污染，但与传统聚氨酯相比其耐水性、耐溶剂性以及耐热性差，这些问题影响了聚氨酯的进一步发展，直接决定了皮边油的在实际过程中的应用效果。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种支化型水性聚氨酯皮边油及其制备方法，该方法反应路线设计合理，简单易操作，安全性强。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]本专利技术公开了一种支化型水性聚氨酯皮边油的制备方法，包括以下步骤：
[0007]1)制备端羟基支化单体
[0008]以二乙醇胺和丙烯酸甲酯为原料，无水甲醇为溶剂，在35℃～40℃下反应3～4h，制得AB2型前驱单体；然后采用有核一步法，以三羟甲基丙烷为中心核，对甲苯磺酸为催化剂，与AB2型前驱单体在100℃～120℃下反应2～3h，制得端羟基支化单体；
[0009]2)制备水性聚氨酯预聚体
[0010]将异佛尔酮二异氰酸酯、聚四氢呋喃醚二醇和催化剂二月桂酸二丁基锡混合均匀，先在50℃下预聚反应30min，然后升温至60～70℃继续反应1～2h，再加入小分子扩链剂1,4-丁二醇及亲水扩链剂双羟甲基丙酸进行扩链反应，制得水性聚氨酯预聚体；
[0011]3)制备支化型水性聚氨酯皮边油
[0012]将步骤1)制得的端羟基支化单体溶解后与水性聚氨酯预聚体进行接枝交联反应，再经中和、乳化分散处理，得到支化型水性聚氨酯皮边油。
[0013]优选地，步骤1)中，通过控制AB2型前驱单体与三羟甲基丙烷的摩尔比控制端羟基支化单体的代数。
[0014]进一步优选地，当n(AB2):n(TMP)分别为3:1、9:1和21:1时，分别得到相应1代端羟基支化单体、2代端羟基支化单体和3代端羟基支化单体。
[0015]优选地，步骤1)中，催化剂对甲苯磺酸的用量为AB2型前驱单体与三羟甲基丙烷总
质量的2％～4％。
[0016]优选地，步骤2)中，异佛尔酮二异氰酸酯与聚四氢呋喃醚二醇的摩尔比为(3～5)：1。
[0017]优选地，步骤2)中，加入的小分子扩链剂1,4-丁二醇的量为异佛尔酮二异氰酸酯与聚四氢呋喃醚二醇的总质量的2％；加入的亲水扩链剂双羟甲基丙酸的量为异佛尔酮二异氰酸酯与聚四氢呋喃醚二醇的总质量的3％～7％；扩链反应温度为80℃，反应时间为2h。
[0018]优选地，步骤3)中，加入的端羟基支化单体的质量为异佛尔酮二异氰酸酯与聚四氢呋喃醚二醇的总质量的0.5％～2％；溶解端羟基支化单体的溶剂为丙酮或N,N-二甲基甲酰胺；接枝交联的温度为80℃；反应时间为3～4h。
[0019]优选地，步骤3)中，加入三乙胺进行中和反应，然后再常温下加水乳化分散处理0.5～1h。
[0020]本专利技术还公开了采用上述的制备方法制得的支化型水性聚氨酯皮边油。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0022]本专利技术公开的支化型水性聚氨酯皮边油的制备方法，首先制备含活性基团端羟基的支化型单体，利用羟基与水性聚氨酯预聚体所含异氰酸酯基的交联反应，采用内乳化法制备得到支化型单体改性的水性聚氨酯皮边油。优势体现在：
[0023]第一，通过内乳化法将具有支化型结构的化合物引入水性聚氨酯中，打破了传统水性聚氨酯物质的单一链段结构分子链易缠结的困难，操作工艺简便、成本低；
[0024]第二，将支化聚合物作为交联剂引入聚氨酯中，其优异的低熔点、低黏度、易溶解性，不仅可以提高聚氨酯的交联度，而且可得到三维球状结构且流动性优异的水性聚氨酯，对聚氨酯的性能起到很大的提升作用；与链状聚氨酯相比，支化型水性聚氨酯支化点多，分子链间不易缠结，随着相对分子质量增加，体系粘度变化较小，流体力学半径小，因此将支化型水性聚氨酯作为皮边油使得其施工更易进行；
[0025]第三，水性聚氨酯以水作为分散剂、低VOC、无毒无污染，安全环保，促进了可持续和生态友好材料的发展。
附图说明
[0026]图1为本专利技术支化型水性聚氨酯皮边油的合成机理示意图。
[0027]图2为实施例1得到的水性聚氨酯预聚体(PPU)和支化型水性聚氨酯皮边油的红外图。
[0028]图3为未改性水性聚氨酯以及实施例1得到的支化型水性聚氨酯皮边油的热重谱图；其中，a为WPU、HPAE改性WPU的TG谱图；b为WPU、HPAE改性WPU的DTG谱图。
具体实施方式
[0029]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0030]需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0031]下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：
[0032]本专利技术公开的一种支化型水性聚氨酯皮边油的制备方法，参见图1，主要依据聚氨酯分子的可设计性，围绕自制端羟基单体对WPU进行内交联改性来展开，设计合成一种综合性能优异的支化型WPU。首先以二乙醇胺和丙烯酸甲酯为主要原料，采用有核“一步法”，三羟甲基丙烷为中心核合成端羟基单体HPAE，然后以化学交联的方式将HPAE引入水性聚氨酯，从而制备出一种性能优越的支化型水性聚氨酯皮边油。
[0033]实施例1
[0034]步骤(1)：端羟基支化单体(HPAE)的制备
[0035]取10.5g二乙醇胺(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种支化型水性聚氨酯皮边油的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)制备端羟基支化单体以二乙醇胺和丙烯酸甲酯为原料，无水甲醇为溶剂，在35℃～40℃下反应3～4h，制得AB2型前驱单体；然后采用有核一步法，以三羟甲基丙烷为中心核，对甲苯磺酸为催化剂，与AB2型前驱单体在100℃～120℃下反应2～3h，制得端羟基支化单体；2)制备水性聚氨酯预聚体将异佛尔酮二异氰酸酯、聚四氢呋喃醚二醇和催化剂二月桂酸二丁基锡混合均匀，先在50℃下预聚反应30min，然后升温至60～70℃继续反应1～2h，再加入小分子扩链剂1,4-丁二醇及亲水扩链剂双羟甲基丙酸进行扩链反应，制得水性聚氨酯预聚体；3)制备支化型水性聚氨酯皮边油将步骤1)制得的端羟基支化单体溶解后与水性聚氨酯预聚体进行接枝交联反应，再经中和、乳化分散处理，得到支化型水性聚氨酯皮边油。2.根据权利要求1所述的支化型水性聚氨酯皮边油的制备方法，其特征在于，步骤1)中，通过控制AB2型前驱单体与三羟甲基丙烷的摩尔比控制端羟基支化单体的代数。3.根据权利要求2所述的支化型水性聚氨酯皮边油的制备方法，其特征在于，当n(AB2):n(TMP)分别为3:1、9:1和21:1时，分别得到相应1代端羟基支化单体、2代端羟基支化单体和3代端羟基支化单体。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：邵庆涛，郭悦，强涛涛，黄仕明，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：