具有抗涂鸦功能的阴离子水性聚氨酯的制备方法技术

本发明专利技术提供了具有抗涂鸦功能的阴离子水性聚氨酯的制备方法，采用二羟甲基丙酸和含羟基和羧基的硅油预聚体做亲水物质合成水性聚氨酯。由于二羟甲基丙酸和羧基硅油亲水能力不同，羟基反应活性不同，它们随机接入水性聚氨酯分子链就会造成不同分子链亲水不平衡，从而造就不同粒径的乳胶粒子，固含量能达到45％，并用能和羧基反应的固化剂最终交联固化，提高胶膜强度和表面硅油链段富集程度，最终达到抗油性笔涂鸦和圆珠笔涂鸦的抗涂鸦聚氨酯胶膜，安全环保，抗涂鸦效果好，在高档抗涂鸦合成革表处领域具有极高的应用价值。表处领域具有极高的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
具有抗涂鸦功能的阴离子水性聚氨酯的制备方法


[0001]本专利技术涉及水性聚氨酯合成
，具体而言，涉及一种具有抗涂鸦功能的阴离子水性聚氨酯的制备方法。

技术介绍

[0002]大自然中荷叶是出淤泥而不染，濯清涟而不妖。荷叶所具有的自清洁，防污，抗涂鸦一直是人们对面层材料的高级要求。深入研究发现，荷叶表面出淤泥而不染有两个原因：1，荷叶表面有多级突起；2，荷叶表面有一层低极性生物蜡。
[0003]为了仿制荷叶的防污抗涂鸦特性，最初人们是用添加法，即添加有机硅和有机氟的预聚体助剂，例用有机硅和有机氟易迁移到胶膜表面的特性来达到抗涂鸦的效果，但是该方法有一个缺陷：游离的有机硅和有机氟容易被磨掉，持续抗涂鸦效果不理想。
[0004]为了达到持续抗涂鸦的效果，科学家们尝试采用有机硅和有机氟聚合物代替生物蜡，用模板法，刻蚀法，粒子堆积法等方法模仿多级突起。这些方法已经成功制成具有荷叶效应的材料。但是这些材料和方法有缺陷，比如：有机氟价格昂贵，刻蚀法有污染，模板法价格昂贵工艺复杂，不利于大规模工业化生产。为了弥补上面的缺陷，我们采用相对廉价的有机硅做主体抗涂鸦材料，并且采用不同结构的有机硅单体构筑微观粗糙，实验结果显示，该方法可以做到油性记号笔和圆珠笔痕迹轻松擦除的效果。
[0005]由于有机硅疏水性能好，亲水极差，想把大量有机硅接入聚氨酯分子链并且做出高固含乳液，这是本技术的另一个难点。高固含低粘度水性聚氨酯涂层具有成膜速度快，易增稠等优点。这些优点可以减少应用时的烘烤时间，从而达到节能减排的目的。50～60％固含的乳液在烘道中的干燥速度可以接近油溶性30％固含乳液的干燥速度。制备高固含量低黏度的乳液体系，可以通过提高空间的利用率来实现。使乳胶粒具有二元(或二元以上)的分散或宽粒径分布是一条符合理论假设和实际情况的路径。据Krieger
‑
Dougherty公式，在其他条件一定的前提下，假设乳胶粒是大小均匀的刚性球体，而且在乳液中，乳胶粒的堆砌方式主要以无规则堆砌和立方堆砌为主，理论上认为：这两种方式的最密堆砌体积分数分别为0.64和0.68。因此，能否获得较宽的粒度分布，是制备高固含量乳液的关键所在。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的在于提供一种具有抗涂鸦功能的阴离子水性聚氨酯的制备方法，以获得较宽的粒度分布的阴离子水性聚氨酯。
[0007]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种具有抗涂鸦功能的阴离子水性聚氨酯的制备方法，由以下原料制成，各组分按重量份计为：
[0008]羟基有机硅预聚体10
‑
40份、催化剂0
‑
0.3份、羧基有机硅预聚体3
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15份、二异氰酸酯4
‑
10份、端羟基多元醇0
‑
3份、端羟基亲水扩链剂2
‑
5份、中和剂1
‑
5份、固化剂1
‑
8份、溶剂10
‑
30份、水40
‑
60份。
[0009]制备方法包括：以重量份数计，
[0010]步骤S1、制备抗涂鸦水性聚氨酯预聚体A1：
[0011]将10～40份羟基有机硅预聚体、5～10份羧基有机硅预聚体和5
‑
10份二异氰酸酯混合并进行第一加热反应工序；
[0012]将第一加热反应完成后的产物降温至第一设定温度，并加入1～3份端羟基亲水扩链剂、0～3份端羟基多元醇和1～0.3份催化剂进行第二加热反应工序，降温至第二设定温度后得到抗涂鸦水性聚氨酯预聚体A1；
[0013]步骤S2、制备抗涂鸦水性聚氨酯乳液A2：
[0014]在步骤S1中获得的水性抗涂鸦聚氨酯预聚体A1中加入1～5份中和剂，并进行搅拌混合工序；
[0015]在搅拌混合工序完成后的产物中加40～60份水，并进行乳化工序，得到抗涂鸦水性聚氨酯乳液A2；
[0016]步骤S3、制备抗涂鸦水性聚氨酯：
[0017]将步骤S2中获得的抗涂鸦水性聚氨酯乳液A2进行减压蒸馏工序，得到抗涂鸦水性聚氨酯乳液，其中，抗涂鸦水性聚氨酯乳液的固含量为30～50％。
[0018]在步骤S1中，还包括：
[0019]在第二加热反应工序中，逐渐加入10～20份的溶剂。
[0020]在步骤S2中，还包括：
[0021]在乳化工序之前，边搅拌边加入40～60份水。
[0022]在所述步骤S1中，还包括：
[0023]所述第一加热反应工序的反应温度范围为75℃至95℃，反应时间范围为2h至4h。
[0024]在所述步骤S1中，还包括：
[0025]所述第二加热反应工序的反应温度范围为60℃至80℃，反应时间范围为3h至5h。
[0026]在所述步骤S1中，还包括：
[0027]所述第一设定温度的温度范围为30℃至50℃；和/或，所述第二设定温度的温度范围为40℃至60℃。
[0028]在所述步骤S2中，还包括：
[0029]所述搅拌混合工序中的搅拌速度范围为700r/min至900r/min，搅拌时间范围为30s至90s。
[0030]在所述步骤S2中，还包括：
[0031]所述乳化工序中的搅拌速度范围为1400r/min至1600r/min。
[0032]羟基有机硅预聚体为数均分子量500g/mol
‑
10000g/mol的下述物质的一种或多种：单端双羟基硅油或单端单羟基结构硅油。
[0033]羟基有机硅预聚体的每个分子中含有两个羟基官能团。
[0034]二异氰酸酯为以下物质中的一种或几种：甲苯二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、4,4
’‑
二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4
’‑
二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯。
[0035]羧基有机硅预聚体为数均分子量400
‑
5000g/mol的下述物质的一种或多种：具有一个羟基官能团的有机硅低聚物或具有双羟基官能团的有机硅低聚物。
[0036]端羟基亲水扩链剂包括以下物质中的一种或几种：二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、
氨基酸、酒石酸、NH2(CH2)nNH(CH2)mSO3Na、1,4
‑
丁二醇
‑2‑
磺酸钠、1,2
‑
二羟基
‑3‑
丙磺酸钠、二羟基半酯、二氨基苯甲酸或马来酸酐。
[0037]端羟基多元醇包括以下物质中的一种或几种：乙二醇、一缩二乙二醇、一缩二丙二醇、1,4
‑
丁二醇、1,3
‑
丁二醇、辛二醇、癸二醇、1,6
‑
己二醇或新戊二醇。
[0038]催化剂包括以下物质中的一种或几种：二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、有机铋类催化剂、三乙胺、三亚乙基二胺、辛酸铅、辛酸钴、辛酸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有抗涂鸦功能的阴离子水性聚氨酯的制备方法，其特征在于：由以下原料制成，各组分按重量份计为：羟基有机硅预聚体10
‑
40份、催化剂0
‑
0.3份、羧基有机硅预聚体3
‑
15份、二异氰酸酯4
‑
10份、端羟基多元醇0
‑
3份、端羟基亲水扩链剂2
‑
5份、中和剂1
‑
5份、固化剂1
‑
8份、溶剂10
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30份、水40
‑
60份。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：包括：以重量份数计，步骤S1、制备抗涂鸦水性聚氨酯预聚体A1：将10～40份羟基有机硅预聚体、5～10份羧基有机硅预聚体和5
‑
10份二异氰酸酯混合并进行第一加热反应工序；将第一加热反应完成后的产物降温至第一设定温度，并加入1～3份端羟基亲水扩链剂、0～3份端羟基多元醇和1～0.3份催化剂进行第二加热反应工序，降温至第二设定温度后得到抗涂鸦水性聚氨酯预聚体A1；步骤S2、制备抗涂鸦水性聚氨酯乳液A2：在步骤S1中获得的水性抗涂鸦聚氨酯预聚体A1中加入1～5份中和剂，并进行搅拌混合工序；在搅拌混合工序完成后的产物中加40～60份水，并进行乳化工序，得到抗涂鸦水性聚氨酯乳液A2；步骤S3、制备抗涂鸦水性聚氨酯：将步骤S2中获得的抗涂鸦水性聚氨酯乳液A2进行减压蒸馏工序，得到抗涂鸦水性聚氨酯乳液，其中，抗涂鸦水性聚氨酯乳液的固含量为30～50％。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：在步骤S1中，还包括：在第二加热反应工序中，逐渐加入10～20份的溶剂。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：在步骤S2中，还包括：在乳化工序之前，边搅拌边加入40～60份水。5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：在所述步骤S1中，还包括：所述第一加热反应工序的反应温度范围为75℃至95℃，反应时间范围为2h至4h。6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：在所述步骤S1中，还包括：所述第二加热反应工序的反应温度范围为60℃至80℃，反应时间范围为3h至5h。7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：在所述步骤S1中，还包括：所述第一设定温度的温度范围为30℃至50℃；和/或，所述第二设定温度的温度范围为40℃至60℃。8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：在所述步骤S2中，还包括：所述搅拌混合工序中的搅拌速度范围为700r/min至900r/min，搅拌时间范围为30s至90s。9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：在所述步骤S2中，还包括：所述乳化工序中的搅拌速度范围为...

【专利技术属性】
技术研发人员：王继印，孙东明，代菊红，易达立，
申请(专利权)人：广州海豚新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：