一种单组分水性聚氨酯分散体及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种单组分水性聚氨酯分散体及其制备方法，涉及高分子材料合成领域，该水性聚氨酯分散体包括以下组分：组分A：至少一种二异氰酸酯化合物；组分B：含可与异氰酸酯反应性的组合物；组分A：至少一种二异氰酸酯化合物；组分C：催化剂；组分D：中和剂；组分E：抗水解稳定剂；组分F：含有酰肼基团的化合物。由本发明专利技术所制备的单组分聚氨酯胶黏剂能够提高早期耐热性、初期粘结强度及匹配双组份聚氨酯胶的后期粘结强度、耐热性及耐湿热性。耐热性及耐湿热性。

【技术实现步骤摘要】
一种单组分水性聚氨酯分散体及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子材料合成领域，尤其是指一种单组分水性聚氨酯分散体及其制备方法。

技术介绍

[0002]溶剂型聚氨酯由于其良好的涂刷性，优异的柔韧性及高粘结强度等优点，广泛应用于涂料，皮革，纺织，胶黏剂等领域中。随着国家“碳中和”目标的提出及相关环境环保法规及措施的出台，溶剂型聚氨酯必将被水性聚氨酯取代。水性聚氨酯由于是以水为分散介质，具有无溶剂，低气味，低粘度等优点，现在已经成为当下研究的热点之一。通过分子结构的设计，分子量的调整及结晶性聚酯的选择，更高结晶性的水性聚氨酯被制备并用于有高剥离强度需求的领域，特别用作冷粘鞋鞋用胶。
[0003]目前市场通用的水性聚氨酯多为双组份产品，使用时需要按厂家指导意见加入合适比例的异氰酸酯固化剂并搅匀后使用，以满足强度、耐热及耐湿热的需求。此外，双组份水性聚氨酯胶黏剂需要现配现用，必须在较短的时间内使用，且剩余的胶黏剂无法回收利用，这就导致成本的上升和效率的下降，同时加入的固化剂中含少量挥发性溶剂，对于一线车间员工的健康产生潜在威胁。
[0004]中国专利文献公开了一种聚氨酯或聚氨酯
‑
脲的水分散体、制备方法和用途(申请公布号CN108250390A)，其通过在主段上引入含硅氧烷的自交联链段，后期硅氧烷可以水解，其中，其自交联能够有效提高耐热性、耐湿热等性能。但硅氧烷若加入量过少则性能提高不明显，若加入量过多则会破坏聚氨酯结晶性和聚氨酯乳液稳定性，从而影响到初粘性，特别是对初期粘结强度要求很高的制鞋领域。同时硅氧烷的引入无法解决水性聚氨酯储存期间水解的问题。
[0005]中国专利文献公开了水性单组分胶黏剂及其在汽车内饰粘结中的应用(申请公布号为CN109337632A)，该单组分胶黏剂采用水性聚氨酯
‑
丙烯酸酯共聚乳液及水性聚氨酯分散体的复合乳液，虽然提高了耐热性，但其结晶程度低，初期粘结强度较弱。
[0006]中国专利文献公开了一种室温自交联水性聚氨酯乳液的制备方法(申请公布号CN101709108)，该单组分水性聚氨酯成膜后可以自交联形成致密的网络提高耐水、耐酸碱腐蚀，耐化学品，抗划伤等性能，但该聚氨酯于其结晶程度太低造成初期粘结强度太低并不适用于制备鞋胶。
[0007]综上所述，虽然已经有很多单组分水性聚氨酯胶黏剂的制备方法，但都不适用于制备高初期剥离强度、高耐热、耐湿热、耐水解的鞋胶。

技术实现思路

[0008]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种单组分水性聚氨酯分散体及其制备方法，提高鞋胶初期剥离强度的同时，提高鞋胶的耐水解性能。
[0009]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0010]一种单组分水性聚氨酯分散体，包括以下组分：
[0011]组分A：至少一种二异氰酸酯化合物；
[0012]组分B：含可与异氰酸酯反应性的组合物；
[0013]组分C：催化剂；
[0014]组分D：中和剂；
[0015]组分E：抗水解稳定剂；
[0016]组分F：含有酰肼基团的化合物；
[0017]所述组分B包括组分B1、组分B2、组分B3和组分B4；
[0018]所述组分B1为至少一种数均分子量为1000道尔顿
‑
4000道尔顿的二官能度聚合物多元醇；
[0019]所述组分B2为至少一种数均分子量为50道尔顿
‑
400道尔顿的含酮基的对称二羟基化合物；
[0020]所述组分B3为至少一种数均分子量为50道尔顿
‑
400道尔顿的含酮基的单羟基化合物；
[0021]所述组分B4为至少一种包含磺酸盐基团的氨基化合物、一种包含羧基基团的氨基化合物和一种二胺类化合物的组合物。
[0022]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的另一个技术方案为：
[0023]一种单组分水性聚氨酯分散体的制备方法，包括以下步骤：
[0024]S1：将组分B1、组分B2和组分B3混合均匀，并在温度为110℃、真空度为
‑
0.1Mpa的条件下除水2小时以上；
[0025]S2：降温至50℃
‑
70℃，通入氮气，加入组分A和组分C搅拌均匀后升温至70℃
‑
90℃反应至NCO达到理论值；
[0026]S3：降温至40℃
‑
60℃，加入丙酮稀释预聚物并充分搅匀后加入组分B4的水溶液，并在温度为30℃
‑
60℃条件下继续反应20分钟
‑
50分钟；
[0027]S4：降温至30
‑
50℃，加入组分D中和15分钟
‑
40分钟，降温至10℃
‑
30℃，在大于1000rpm的速度下下搅拌，滴加去离子水，滴加过程持续10分钟
‑
45分钟，滴加完毕继续搅拌30分钟
‑
120分钟；
[0028]S5：将步骤S4中的产物在真空度为
‑
0.1Mpa、温度为50℃的条件下进行减压蒸馏，直至所述步骤S4的产物中丙酮含量＜0.1％；
[0029]以500rpm的转速搅拌聚合物，在在20℃
‑
40℃条件下缓慢添加组分E及组分F的水溶液，继续搅拌30分钟
‑
60分钟，过滤得到水性聚氨酯分散体。
[0030]本专利技术的有益效果在于：本专利技术所制成的单组分水性聚氨酯，是在主链上引入酮基，这与传统的通过丙烯酸酯改性来引入酮基的方式不同，本专利技术所制成的水性聚氨酯具有更高的结晶性。同时主链中间引入对称结构的双羟基酮化合物进一步提高了聚氨酯链段的规整性，使其具有优异的结晶性从而获得出色的初期剥离强度。其中，酮基的引入处于主链中间和末端，使交联点分散分布，后期酮基与酰肼基团的交联可以更均一，有效交联的密度也更高。通过此交联方式交联后所制成的单组分水性聚氨酯鞋胶的耐热及耐湿热性优于双组份聚氨酯鞋胶。此外，在主链末端引入的酮基，由于末端效应，具有更高的反应活性，在活化过程后短时间内可以形成交联，进而提升早期耐热性、耐湿热性及初期剥离强度。
[0031]酰肼交联反应是在聚合物成膜时、体系脱水后且在中性或者酸性条件下进行的，一般通过含羧基的化合物进行中和以及通过水分来保持体系处于碱性状态，进而来保证存储期间体系的稳定性。聚氨酯中最常用的含羧基化合物为双羟甲基丙酸，但由于其溶解性差需要额外添加N
‑
甲基吡咯烷酮溶剂，本专利技术采用含氨基的羧基化合物可减少此类有潜在生物毒性溶剂的使用。在聚合物成活化或者成膜时，随着中和剂的挥发促进了酰肼基团交联。
[0032]传统的水性聚氨酯在储存过程中会有大量的酯键或者其他可水解基团发生水解并产生羧基，而羧基可以进一步促进水解的发生，从而造成水性聚氨酯分子量急剧下降，产品性能也会随之严重下滑。而本专利技术中的抗水解剂的引入改善了这一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单组分水性聚氨酯分散体，其特征在于，包括以下组分：组分A：至少一种二异氰酸酯化合物；组分B：含可与异氰酸酯反应性的组合物；组分C：催化剂；组分D：中和剂；组分E：抗水解稳定剂；组分F：含有酰肼基团的化合物；所述组分B包括组分B1、组分B2、组分B3和组分B4；所述组分B1为至少一种数均分子量为1000道尔顿
‑
4000道尔顿的二官能度聚合物多元醇；所述组分B2为至少一种数均分子量为50道尔顿
‑
400道尔顿的含酮基的对称二羟基化合物；所述组分B3为至少一种数均分子量为50道尔顿
‑
400道尔顿的含酮基的单羟基化合物；所述组分B4为至少一种包含磺酸盐基团的氨基化合物、一种包含羧基基团的氨基化合物和一种二胺类化合物的组合物。2.根据权利要求1所述的单组分水性聚氨酯分散体，其特征在于，以所述单组分水性聚氨酯分散体的重量为100％计：所述组分A的含量为8％
‑
15％、所述组分B的含量为80％
‑
90％、所述组分C的含量为0.001％
‑
0.1％、所述组分D的含量为0.5％
‑
3％、所述组分E的含量为0.5％
‑
3％和组分F的含量为0.5％
‑
5％。3.根据权利要求1所述的单组分水性聚氨酯分散体，其特征在于，所述组分A为六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、1,4
‑
环己烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、四甲基苯二甲基二异氰酸酯中的一种或两种。4.根据权利要求1所述的单组分水性聚氨酯分散体，其特征在于，所述组分B1为聚己二酸己二醇酯二醇、聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己二酸新戊二醇酯二醇、聚己二酸新戊二醇己二醇酯二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氢呋喃、聚碳酸酯中的至少两种。5.根据权利要求1所述的单组分水性聚氨酯分散体，其特征在于，所述组分B2为4,4
’‑
二羟基二苯甲酮、4,4
’‑
二羟甲基二苯甲酮、4,4
’‑
二羟基二环己基甲酮中的一种。6.根据权利要求1所述的单组分水性聚氨酯分散体，其特征在于，所述组分B3为3
‑
乙酰基丙醇、2
‑
乙酰基乙醇、4
‑
乙酰基丁醇中的一种。7.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭明德，林学辉，陈国栋，
申请(专利权)人：福建华夏蓝新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：