一种阴-阳离子水性聚氨酯的制备方法及制备的水性聚氨酯技术

本发明专利技术涉及高分子聚合技术领域，具体涉及一种阴

【技术实现步骤摘要】
一种阴
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阳离子水性聚氨酯的制备方法及制备的水性聚氨酯


[0001]本专利技术涉及高分子聚合
，具体涉及一种阴
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阳离子水性聚氨酯的制备方法及利用该方法制备的阴
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阳离子水性聚氨酯。

技术介绍

[0002]水性聚氨酯作为近年来发展迅速的一种环保材料，在越来越多的领域得到广泛的应用。目前工业上最常用的水性聚氨酯树脂为阴离子型水性聚氨酯树脂，其在力学性能和耐黄变等性能方面优于阳离子型水性聚氨酯。
[0003]阳离子水性聚氨酯的特色来自其阳离子特性，但在有些应用领域是阴离子型水性聚氨酯不能取代的。如真皮封底涂饰领域、木器封闭涂层、吸墨涂层等。如果可以在水性聚氨酯分子链上同时引入阴离子和阳离子基团，并保证乳液稳定，不仅可以赋予阴离子水性聚氨酯阳离子特性，同时可以提高阳离子水性聚氨酯力学性能。
[0004]专利CN104371085B公布了一种两性离子水性聚氨酯的制备方法，使用两性离子型聚酯二元醇合成；CN102942678B公布了一种甜菜碱基团改性阳离子型水性聚氨酯及其制备方法。上述专利的核心均为利用N
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甲基二乙醇胺与丙磺酸内酯发生季氨化反应，获得含有两亲离子的水性聚氨酯树脂。这种方法虽然可以获得含有阴阳离子的水性聚氨酯，但存在以下缺点：一是利用丙磺酸内酯进行离子化，可能会存在丙磺酸内酯单体残余，具有致癌性；二是这种亲水基团侧链较长，存在较明显的内增塑作用，影响强度；三是这种水性聚氨酯树脂中阴离子和阳离子基团比例为1：1，且阴离子基团的电负性更强，树脂的离子状态呈现为阴离子特性。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中的问题，本专利技术提供了一种阴
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阳离子水性聚氨酯树脂的制备方法，利用该方法制备的阴
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阳离子水性聚氨酯性能好，且无致癌性的丙磺酸内酯单体的残留。
[0006]本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种阴
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阳离子水性聚氨酯树脂的制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1.将10份的双羟基阴离子亲水扩链剂与3～10份的含叔胺基团的阳离子亲水扩链剂在10～30份的溶剂中成盐溶解，获得组分A；
[0009]S2.将大分子多元醇投入反应釜，并投入二异氰酸酯、S1中的组分A、小分子扩链剂和丙酮进行反应，获得具有组分A的聚氨酯预聚体；所述大分子多元醇为聚酯多元醇、聚醚多元醇和或聚碳多元醇；
[0010]S3.使用0.1～3份的有机碱或无机碱加入上述S2所获得的聚氨酯预聚体中，取代组分A上含有叔胺基团的阳离子亲水扩链剂，获得带有阴离子基团的聚氨酯分子链，所述有机碱或无机碱碱性强于所述阳离子亲水扩链剂；
[0011]S4.使用0.1～5份的弱酸加入上述S3中，中和被取代的含有叔胺基团的阴离子亲
水扩链剂，最终获得带有阴
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阳离子的聚氨酯分子链；
[0012]S5.将S4中获得的聚氨酯分子链转移至分散设备中，在转速为1000～5000r/min条件下将20～100份的冰水混合物加入聚氨酯分子链中乳化，然后在40～60℃，
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0.1MPa的条件下减压脱去溶剂，获得阴
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阳离子型水性聚氨酯乳液。
[0013]优选的，S2中，具体方法为：将10～20份的大分子多元醇投入反应釜，在90～110℃、
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0.1MPa的条件下真空脱水1～2小时后，降温至60℃；继续投入3～10份的二异氰酸酯、3～20份的组分A、0～3份的小分子扩链剂和2～5份的丙酮，搅拌升温至80℃，反应6～10小时，然后降温至60℃；最后加入5～20份的丙酮，搅拌均匀，继续降温至20℃，获得具有组分A的聚氨酯预聚体。
[0014]优选的，S1中，所述双羟基阴离子亲水扩链剂为二羟甲基丙酸和/或二强甲基丁酸；所述含叔胺基团的阳离子亲水扩链剂为N
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甲基二乙醇胺N
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MDEA、N
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乙基二乙醇胺N
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EDEA、N
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丙基二乙醇胺N
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PDEA)、N
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苄基二乙醇胺N
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BDEA、叔丁基二乙醇胺N
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t
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BuDEA中的任意一种或多种。
[0015]优选的，S1中，所述溶剂为丙酮、丁酮、N—甲基氨基甲酸甲酯、碳酸二甲酯、N，N
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二甲基乙酰胺、N,N—二乙基甲酰胺中的任意一种或多种。
[0016]优选的，S2中，所述大分子多元醇分子量为1000～5000g/mol；所述二异氰酸酯为脂肪族或芳香族二异氰酸酯。
[0017]优选的，所述脂肪族或芳香族二异氰酸酯包括六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种。
[0018]优选的，S2中，所述小分子扩链剂为含有两个羟基的小分子醇。
[0019]优选的，S3中，所述取代条件为20℃搅拌30min，所述有机碱或无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾、三乙胺中的任意一种或多种混合。
[0020]优选的，S4中，所述中和条件为20℃搅拌30min，所述弱酸为乙酸、乳酸、苯甲酸、甲酸、草酸中的任意一种或多种混合。
[0021]本专利技术还提供一种利用上述阴
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阳离子水性聚氨酯树脂的制备方法制备得到的阴
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阳离子水性聚氨酯树脂。
[0022]本专利技术的有益效果在于：
[0023]利用本专利技术提供的制备方法可以获得同时具有阴离子和阳离子基团的水性聚氨酯乳液，同时制备的阴
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阳离子水性聚氨酯中不含有致癌性的丙磺酸内酯单体的残留。由于阴、阳离子分别分布在聚氨酯分子链的不同位置，本专利技术所获得的阴
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阳离子水性聚氨酯树脂不仅具有阴离子水性聚氨酯树脂的高强度的特性，同时具有阳离子水性聚氨酯的离子特性。
[0024]相比于现有技术中的水性聚氨酯，本专利技术提供的阴
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阳离子水性聚氨酯在真皮封底涂饰领域、木器封闭涂层、吸墨涂层等领域具有更加优异的性能，且由于阴阳离子间相互的作用力，可以赋予材料更好的回弹性。
具体实施方式
[0025]下面结合实施例对本专利技术的技术方案进行说明，以便于本领域的技术人员理解。
[0026]实施例1
[0027]一种阴
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阳离子水性聚氨酯树脂的制备方法，步骤如下：
[0028]S1.将10份的二羟甲基丙酸与8份的N
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甲基二乙醇胺在18份的丙酮中成盐溶解，获得澄清透明的组分A；
[0029]S2.将15份的聚己二酸新戊二醇酯2000投入反应釜，在90～110℃，
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0.1MPa的条件下真空脱水1～2小时后，降温至60℃；投入7份的异佛尔酮二异氰酸酯、5份的组分A和5份的丙酮本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阴
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阳离子水性聚氨酯树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.将10份的双羟基阴离子亲水扩链剂与3～10份的含叔胺基团的阳离子亲水扩链剂在10～30份的溶剂中成盐溶解，获得组分A；S2.将大分子多元醇投入反应釜，并投入二异氰酸酯、S1中的组分A、小分子扩链剂和丙酮进行反应，获得具有组分A的聚氨酯预聚体；所述大分子多元醇为聚酯多元醇、聚醚多元醇和或聚碳多元醇；S3.使用0.1～3份的有机碱或无机碱加入上述S2所获得的聚氨酯预聚体中，取代组分A上含有叔胺基团的阳离子亲水扩链剂，获得带有阴离子基团的聚氨酯分子链，所述有机碱或无机碱碱性强于所述阳离子亲水扩链剂；S4.使用0.1～5份的弱酸加入上述S3中，中和被取代的含有叔胺基团的阴离子亲水扩链剂，最终获得带有阴
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阳离子的聚氨酯分子链；S5.将S4中获得的聚氨酯分子链转移至分散设备中，在转速为1000～5000r/min条件下将20～100份的冰水混合物加入聚氨酯分子链中乳化，然后在40～60℃，
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0.1MPa的条件下减压脱去溶剂，获得阴
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阳离子型水性聚氨酯乳液。2.如权利要求1所述的一种阴
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阳离子水性聚氨酯树脂的制备方法，其特征在于，S2中，具体方法为：将10～20份的大分子多元醇投入反应釜，在90～110℃、
‑
0.1MPa的条件下真空脱水1～2小时后，降温至60℃；继续投入3～10份的二异氰酸酯、3～20份的组分A、0～3份的小分子扩链剂和2～5份的丙酮，搅拌升温至80℃，反应6～10小时，然后降温至60℃；最后加入5～20份的丙酮，搅拌均匀，继续降温至20℃，获得具有组分A的聚氨酯预聚体。3.如权利要求1所述的一种阴
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阳离子水性聚氨酯树脂的制备方法，其特征在于，S1中，所述双羟基阴离子亲水扩链剂为二羟甲基丙酸和/或二强甲基丁酸；所述含叔胺基团的阳离子亲水扩链剂为N
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甲基二乙醇胺N
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MDEA、N
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【专利技术属性】
技术研发人员：戴家兵，郭文鹤，李维虎，赵曦，朱保凌，
申请(专利权)人：兰州科天水性高分子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：