一种耐溶剂水性聚氨酯及制备方法技术

本发明专利技术提供一种耐溶剂水性聚氨酯及制备方法，原料组成包括多异氰酸酯、聚酯多元醇、N

A solvent resistant waterborne polyurethane and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种耐溶剂水性聚氨酯及制备方法


[0001]本专利技术属于聚氨酯材料领域，涉及一种新型耐溶剂水性聚氨酯材料及制备方法，适用于有耐化学介质、高强度、抗菌要求的材料。

技术介绍

[0002]水性聚氨酯乳液以水为分散介质，该材料除具有聚氨酯优异的力学、耐候性能外，其还具有安全、环保、工艺设备简单等优点。然而，由于水性聚氨酯中存在的大量的亲水基团，使得其耐水性较差，阳离子水性聚氨酯材料无法通过乳化后扩链进行机械性能提升导致强度较低。
[0003]聚氨酯(PU)是大分子链中含重复氨基甲酸酯基团的聚合物的统称，聚氨酯弹性体的硬软段间为化学键接。由于溶剂型聚氨酯污染环境，具有毒性，水性聚氨酯的出现逐渐替代了此类产品，符合环保的要求。其作为表面材料使用，涂层强度高，耐候性好，耐磨性优异且有一定的刚性和韧性，手感舒适自然。但是由于含水较多、耐水性差，耐化学介质性能差，材料的机械性能不高等缺点，必须对水性聚氨酯进行改性。
[0004]赵玉花在《水性聚氨酯的耐水性能研究与制备》中采用甲苯二异氰酸酯(TDI)，聚丙二醇(PPG)和二羟甲基丙酸(DMPA)为主要合成原料，通过自乳化法合成水性聚氨酯，探讨了水性聚氨酯的配方及反应条件，并研究了环氧树脂，甲基丙烯酸甲酯，有机硅树脂改性水性聚氨酯对其涂膜耐水性的影响，实验结果表明通过环氧树脂改性的产品吸水率降至7.61％，耐水性较好。但该方法在材料中引入了有机硅基团，有机硅基团的表面迁移作用使得材料表面附着能力有所下降。
[0005]朱春凤在《耐溶剂型阳离子聚氨酯封底剂的合成及应用》中以甲苯二异氰酸酯，聚醚二元醇，羟基硅油，叔胺二元醇为主要原料，经预聚、扩链、引入亲水基、季铵化反应、乳化等过程，制得固含量为20％的耐溶剂型有机硅改性阳离子聚氨酯乳液，胶膜浸泡于水、甲苯中72h后，膜分别增重23.1％、250％，在甲苯中30d，膜仍保持完整。但该方法所得聚氨酯乳液固含量较低，在溶剂中增重加大，材料已基本丧失机械强度。
[0006]CN110818876A本专利技术公开了一种耐水解阳离子水性聚氨酯胶粘剂及其制备方法，由HMDI、长链多元醇、亲水性扩链剂、小分子扩链剂为原料合成低分子量的水性聚氨酯预聚体，加中和剂后乳化，再在水中与长链脂肪族二元胺进行二次扩链，封端后得到固含量高、粘接性能优异、储存稳定的耐水解阳离子水性聚氨酯树脂。但该方法中阳离子聚氨酯乳液使用长链脂肪族二元胺进行二次扩链，反应速率较慢，且对乳液双电层有不利影响，影响乳液温稳定性。
[0007]CN109456459A公开了一种方法将环碳酸酯与胺类化合物进行胺解制醇胺扩链剂，将聚合物多元醇，异氰酸酯化合物，含有羧基的亲水剂预聚反应后加入1,4丁二醇及溶剂继续反应，反应结束后向上述反应产物中加入成盐剂反应得预聚体；将预聚体加水乳化后加入制备的扩链剂进行后扩链，得到耐水或耐溶剂水性聚氨酯乳液，倒入模具中常温干燥，蒸发溶剂制成水性聚氨酯。该方法使用的醇胺扩链剂增强了耐溶剂性能，但进一步增加了材
料中的刚性和极性基团，耐水解效果不佳。该方法所得乳液自身为阴离子乳液，所得材料在其他材料表面，尤其阴离子表面附着力较差。

技术实现思路

[0008]针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术目的在于提供一种耐溶剂水性聚氨酯，通过引入特殊结构的氯化(2
‑
羟乙基)三苯基膦改性，具有乳液粒径小、贮存稳定性好，所成薄膜具有耐溶剂性好、机械强度高、耐化学介质、附着力高、抑菌等优点。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0010]本专利技术提供一种耐溶剂水性聚氨酯，原料重量份组成包括：
[0011][0012]本专利技术中，所述耐溶剂水性聚氨酯，其原料中控制R值(即NCO/OH)为1.1
‑
1.3：1，优选为1.25
‑
1.3：1。
[0013]本专利技术中，所述耐溶剂水性聚氨酯，以原料总质量计，所述聚酯多元醇质量分数为65
‑
85％，优选70
‑
80％。其余除聚酯多元醇外的组分构成聚氨酯硬段，包括异氰酸酯、扩链剂及各种添加剂等。
[0014]本专利技术中，所述多异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和/或异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)。
[0015]本专利技术中，所述聚酯多元醇的数均分子量为1000
‑
2000，选自聚碳酸酯多元醇、聚二聚酸己二酸乙二醇二乙二醇酯多元醇、聚己二酸乙二醇二乙二醇酯多元醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸
‑
1,4
‑
丁二醇酯二醇等中的一种或多种，优选分子量1000
‑
2000的聚碳酸酯多元醇。
[0016]本专利技术中，所述非水性扩链剂为三羟甲基丙烷、乙二醇、丁二醇、己二醇、乙二胺、三乙烯二胺等中一种或多种。
[0017]本专利技术中，所述耐溶剂水性聚氨酯，原料中还包括有机溶剂，重量份为50
‑
200份，优选100
‑
120份；
[0018]优选地，所述有机溶剂选自丙酮和/或四氢呋喃。
[0019]本专利技术还提供一种所述耐溶剂水性聚氨酯的制备方法，步骤包括：
[0020]1)在有机溶剂存在的条件下，将多异氰酸酯、聚酯多元醇、N
‑
甲基二乙醇胺、氯化(2
‑
羟乙基)三苯基膦、非水性扩链剂、催化剂混合反应，然后加入乙酸进行水性化反应，得到聚氨酯溶液；
[0021]2)向步骤1)聚氨酯溶液中加入水，剪切分散，得到稳定乳液，然后蒸除有机溶剂，得到耐溶剂水性聚氨酯乳液。
[0022]本专利技术制备方法，步骤1)中，所述反应，温度为75
‑
80℃，优选77
‑
78℃；时间为4
‑
6h，优选4.5
‑
5.5h；
[0023]优选地，所述反应，先将多异氰酸酯、聚酯多元醇、N
‑
甲基二乙醇胺、氯化(2
‑
羟乙基)三苯基膦、催化剂混合反应2.5
‑
4h，优选3
‑
3.5h，再加入非水性扩链剂混合后继续反应1.5h
‑
2h。
[0024]本专利技术制备方法，步骤1)中，所述反应，可以添加或不添加催化剂，当所述多异氰酸酯为IPDI时优选加入催化剂；
[0025]优选地，所述催化剂在步骤1)反应体系中添加量，以重量份计为1
‑
1.5份，优选1.1
‑
1.2份；
[0026]优选地，所述催化剂选自二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡等，优选二月桂酸二丁基锡。
[0027]本专利技术制备方法，步骤1)中，所述反应，在氮气环境中进行。
[0028]本专利技术制备方法，步骤1)中，所述水性化反应，温度为75
‑
80℃，时间为10
‑
15min；
[0029]本专利技术制备本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐溶剂水性聚氨酯，其特征在于，原料重量份组成包括：2.根据权利要求1所述的耐溶剂水性聚氨酯，其特征在于，所述原料中R值为1.1
‑
1.3：1，优选为1.25
‑
1.3：1；以原料总质量计，所述聚酯多元醇质量分数为65
‑
85％，优选70
‑
80％。3.根据权利要求1或2所述的耐溶剂水性聚氨酯，其特征在于，所述多异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯和/或异氟尔酮二异氰酸酯；所述聚酯多元醇的数均分子量为1000
‑
2000，选自聚碳酸酯多元醇、聚二聚酸己二酸乙二醇二乙二醇酯多元醇、聚己二酸乙二醇二乙二醇酯多元醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸
‑
1,4
‑
丁二醇酯二醇中的一种或多种，优选分子量1000
‑
2000的聚碳酸酯多元醇；所述非水性扩链剂为三羟甲基丙烷、乙二醇、丁二醇、己二醇、乙二胺、三乙烯二胺中一种或多种。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的耐溶剂水性聚氨酯，其特征在于，所述耐溶剂水性聚氨酯，原料中包括有机溶剂，重量份为50
‑
200份，优选100
‑
120份；优选地，所述有机溶剂选自丙酮和/或四氢呋喃。5.一种所述耐溶剂水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，步骤包括：1)在有机溶剂存在的条件下，将多异氰酸酯、聚酯多元醇、N
‑
甲基二乙醇胺、氯化(2
‑
羟乙基)三苯基膦、非水性扩链剂、催化剂混合反应，然后加入乙酸进行水性化反应，得到聚氨酯溶液；2)向步骤1)聚氨酯溶液中加入水，剪切分散，得到稳定乳液，然后蒸除有机溶剂，得到耐溶剂水性聚氨酯乳液。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述反应，温度为75
‑
80℃，优选77
‑
78℃；时间为4
‑
6h，优选4....

【专利技术属性】
技术研发人员：郝若愚，
申请(专利权)人：万华化学集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：