一种用于安全套的水性聚氨酯及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于安全套的水性聚氨酯及其制备方法，该制备方法主要步骤包括：提供由异氰酸酯单体和催化剂组成第一组分以及由聚合物多元醇、亲水单体和小分子扩链剂组成的第二组分；并将第一组分和第二组分缓慢加入反应容器后，高温搅拌反应，得到超高分子量的聚氨酯预聚体；随后待体系冷却后，加入中和剂进行中和，再加入水均质乳化，获得稳定的水性聚氨酯乳液。该制备方法工序简单，制备得到水性聚氨酯具有超柔软且高弹的特点，非常适合用于安全套的制备。于安全套的制备。于安全套的制备。

【技术实现步骤摘要】
一种用于安全套的水性聚氨酯及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子材料
，特别涉及一种用于安全套的水性聚氨酯的制备方法，还涉及由该制备方法制得的用于安全套且具有超柔软高弹性能的水性聚氨酯。

技术介绍

[0002]安全套是以非药物的形式阻止受孕的方式，是世界上使用最为普遍的避孕工具。天然乳胶具有断裂伸长率高、回弹性好、蠕变小等特点，是制作传统安全套的主要原材料，然而天然胶乳安全套也存在很多问题，比如主要有：(1)材料强度较低，造成安全套较厚(0.036mm是其厚度极限，虽然有人选用特定产地的天然乳胶也制备出0.030mm的安全套，但特定产地的天然乳胶资源有限)，导热性能低，使用的舒适度仍需提高；(2)无法完全去除引起人类过敏反应的蛋白质；(3)此外最近有研究表明，天然乳胶安全套中含有强致癌物质亚硝胺(主要在硫化成型过程中产生)，因此长期频繁使用，存在诱发肿瘤的风险。
[0003]由于天然乳胶安全套存在的上述问题，使得其逐渐被聚氨酯安全套替代。聚氨酯是软硬段嵌段的共聚物，软段增强聚氨酯的弹性，硬段增加聚氨酯的强度。这种材质的安全套采用溶液成膜工艺，套膜致密，具有很好的阻隔病毒的能力。同时聚氨酯膜强度比天然胶乳更好，可以制造更薄的安全套(厚度可在10
‑
30μm)；并且聚氨酯材料的导热性也比天然乳胶好，增加了使用者的舒适度。然而，聚氨酯安全套也存在比较明显的缺陷：(1)聚氨酯刚性也较大，伸长率较小(一般为500％
‑
650％)，即柔性和天然乳胶有很大的差距(天然乳胶伸长率为1300％
‑
1500％)，同时使用过程中易滑脱，降低使用体验；(2)生产过程中使用大量有机溶剂，对环境造成危害。
[0004]为了弥补聚氨酯安全套缺陷，水性聚氨酯材料应运而生。水性聚氨酯是相对于溶剂型聚氨酯而言的，它以水为分散介质，具有无毒无害、经济节能、安全可靠等特征，是绿色环保型材料。它通常具有粘度低、分子量高、适用性好等优点，在许多工业领域，如涂料、玻璃纤维、纸张上浆、合成皮革、生物以及薄膜等材料中有重要应用。
[0005]公开号为CN106750079A的中国专利申请公开了的一种用于安全套的水性聚氨酯树脂及其制备方法，其特点是采用了含磺酸盐的扩链剂，能做到高固含量、抗流挂性好，但并未公开所制备的安全套的性能。
[0006]公开号为CN107266645A的中国专利申请公开了一种硅氧烷改性水性聚氨酯乳液及水性聚氨酯安全套的制备方法，其特点是配方中采用了以重量份计7.5
‑
15％的端羟基聚二甲基硅氧烷作为聚氨酯的软段，所制备的聚氨酯安全套厚度低至0.03mm以下，断裂伸长率1000％以上，断裂强度30MPa以上，100％模量2MPa以下。
[0007]上述聚氨酯安全套虽然取得了很大进展，但在100％模量(柔性)方面和天然乳胶安全套相比仍然有较大的差距，比如：现有聚氨酯安全套的100％定伸模量大部分为1.5
‑
2MPa，而天然乳胶的100％定伸模量约为0.7MPa。这说明聚氨酯安全套的柔性仍然远不如天然乳胶安全套。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，本专利技术有必要提供一种用于安全套的水性聚氨酯的制备方法，该制备方法工序简单，制备得到水性聚氨酯具有超柔软且高弹的特点，非常适合用于安全套。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]本专利技术提供了一种用于安全套的水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：
[0011]提供第一组分，其由25
‑
30重量份异氰酸酯单体和0.05
‑
0.2重量份催化剂组成；
[0012]提供第二组分，其由60
‑
70重量份聚合物多元醇真空脱水后与1
‑
2重量份亲水单体、1
‑
2重量份小分子扩链剂组成；
[0013]将所述第一组分和第二组分缓慢加入反应容器中，并于80
‑
90℃下搅拌反应，得到超高分子量的聚氨酯预聚体；
[0014]将体系冷却至45℃以下，加入2
‑
3重量份中和剂进行中和，再加入水均质乳化，获得稳定的水性聚氨酯乳液。
[0015]进一步方案，所述异氰酸酯单体选自二环已基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、4,4
’‑
二苯基甲烷二异氰酸酯中任意两种的组合。
[0016]进一步方案，所述的催化剂选自铋羧酸盐混合物、二月硅酸二丁基锡中的一种。
[0017]进一步方案，所述聚合物多元醇的相对分子质量为2000
‑
3000。
[0018]进一步方案，所述聚合物多元醇选自聚四氢呋喃二醇、聚四亚甲基醚二醇、聚乙二醇中一种或两种的组合。
[0019]进一步方案，所述真空脱水的工艺，具体为：将所述聚合物多元醇于90
‑
120℃下真空脱水2
‑
3h。
[0020]进一步方案，所述亲水单体选自二羟甲基丁酸、二羟甲基丙酸中的一种。
[0021]进一步方案，所述中和剂选自三乙胺、N,N
‑
二异丙基乙胺、三乙醇胺、N,N
‑
二甲基乙醇胺的一种。
[0022]进一步方案，所述小分子扩链剂选自1,3丙二醇、二甘醇、二乙氨基乙醇、2甲基1,3丙二醇的一种。
[0023]本专利技术进一步提供了一种用于安全套的水性聚氨酯，采用如前所述的制备方法制得。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0025]本专利技术将异氰酸酯单体和催化剂组成第一组分，聚合物多元醇、亲水单体和扩链剂组成第二组分；然后将第一和第二组分缓慢加入到反应容器中，搅拌反应，通过控制原材料组分的反应速度，一方面可以使反应进行更加顺利，另一方面有助于水性聚氨酯的硬段结构的形成，使水性聚氨酯具有高度缠结的织物状拓扑结构。当高度缠结的聚氨酯长链被拉伸时，张力会沿着链传递并通过缠结传递到许多其他链上耗散弹性能，从而赋予了聚氨酯高韧性，解决了常规聚氨酯的刚度
‑
韧性的冲突，使其同时具有超柔软和高弹性的综合性能。与常规方法制备的聚氨酯不同，本专利技术制备的聚氨酯所有链都很长，没有化学交联点，通过分子链的缠结起到滑动链接的作用，具有超柔软和高弹性能。
[0026]本专利技术制备得到的水性聚氨酯具有超高的分子量，平均分子量在100000
‑
1000000之间，无化学交联，当高度缠结的聚氨酯长链被拉伸时，张力会沿着链传递并通过缠结传递到许多其他链上耗散弹性能，从而赋予了水性聚氨酯高韧性，解决了常规聚氨酯的刚度
‑
韧
性的冲突，使其同时具有超柔软和高弹性的综合性能，非常适用于安全套的材料。
附图说明
[0027]图1为本专利技术一较佳实施例中制备水性聚氨酯的方案示意图；
[0028]图2为本专利技术实施例1中制得的水性聚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于安全套的水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供第一组分，其由25
‑
30重量份异氰酸酯单体和0.05
‑
0.2重量份催化剂组成；提供第二组分，其由60
‑
70重量份聚合物多元醇真空脱水后与1
‑
2重量份亲水单体、1
‑
2重量份小分子扩链剂组成；将所述第一组分和第二组分缓慢加入反应容器中，并于80
‑
90℃下搅拌反应，得到超高分子量的聚氨酯预聚体；将体系冷却至45℃以下，加入2
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3重量份中和剂进行中和，再加入水均质乳化，获得稳定的水性聚氨酯乳液。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述异氰酸酯单体选自二环已基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、4,4
’‑
二苯基甲烷二异氰酸酯中任意两种的组合。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的催化剂选自铋羧酸盐混合物、二月硅酸二丁基锡中的一种。4.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹超，
申请(专利权)人：合肥全元化工有限公司，
类型：发明
国别省市：