水性聚氨酯或聚氨酯-脲分散体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于水性聚氨酯分散体的技术领域，尤其涉及一种水性聚氨酯或聚氨酯

【技术实现步骤摘要】
水性聚氨酯或聚氨酯
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脲分散体及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于水性聚氨酯分散体的
，尤其涉及一种水性聚氨酯或聚氨酯
‑
脲分散体及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]水性聚氨酯或聚氨酯
‑
脲分散体作为一种绿色环保的高分子材料，由于其具有优良的涂刷性、优异的初粘和剥离强度以及突出的耐性，已经广泛地应用在涂料、粘合剂和纺织涂层等领域。目前，市场上广泛用于行业内的水性聚氨酯或聚氨酯
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脲分散体的固含量偏低，通常为20％～40％；分散体的固含偏低将会增加产品的包装和运输成本，同时还限制了水性聚氨酯或聚氨酯
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脲分散体在某些领域的应用，如粘合剂领域，通常需要固含量在45％以上。因此，生产超高固含量(例如，55％以上)的产品是水性聚氨酯或聚氨酯
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脲分散体发展的一个重要方向。
[0003]在制备高固含量的水性聚氨酯或聚氨酯
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脲分散体的过程中也存在一些问题，比如，水性聚氨酯或聚氨酯
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脲分散体颗粒的空间堆积密度有限制，这会使得生产过程中分散体粘度高、生产成本高，体系黏度高进而会导致乳液不稳定。因此，这就需要开发高固含、低粘度的水性聚氨酯或聚氨酯
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脲分散体及其生产工艺。
[0004]在目前的研究中，高固含的水性聚氨酯或聚氨酯
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脲分散体的制备过程一般是从增加分散体乳胶颗粒的空间堆积密度和减小水合层的角度进行考虑，通过改变基础配方、乳化工艺等方面进行改进。例如，卫晓利等(用磺酸型亲水扩链剂制备高固含量聚氨酯乳液[J].高分子学报，2010，33(1):29 32.)以1,2二羟基3丙磺酸钠(DHPA)为亲水扩链剂，合成了固含量高达61％的磺酸型水性聚氨酯分散体，但其制备的水性聚氨酯产品在提升固含量的同时却带来了粒径大、耐水性较差的问题，限制了产品的应用。
[0005]专利文件CN 103897135 A公开了一种高固含量水性聚氨酯或聚氨酯
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脲分散体的制备方法，根据两种预聚物之间亲水性的不同，使制备出的高固含量水性聚氨酯乳液粒子具有核壳结构。然而，想要得到核壳结构的乳胶粒子，对工艺条件和操作控制很苛刻，需要对两种预聚物进行严格的质量配比，两种预聚物中亲水扩链剂之间的差值也需要严格控制，否则不容易形成核壳结构，乳液的稳定性较差，这对于该产品的推广应用来说具有很大挑战。
[0006]专利文件CN 109354671 A公开了一种高固含量、低黏度水性聚氨酯乳液的制备方法，是先以聚醚二元醇或聚酯二元醇、异氰酸酯、亲油性扩链剂和亲水性扩链剂为原料制备出第一预聚体，经加水乳化和再扩链反应后得到一种固含量较低且粒径较小的小粒径水性聚氨酯乳液；再按照制备第一预聚体的方法，减少亲水性扩链剂的用量制备出第二预聚体，加水乳化，并加入所述小粒径水性聚氨酯乳液，再扩链反应，制备得到高固含量且低黏度水性聚氨酯乳液。然而，其制备的水性聚氨酯分散体的固含低于54％且产品粒径偏大、粒径分布宽。
[0007]专利文件CN 107602809 A公开了一种同时基于氨基羧酸盐和氨基磺酸盐的高固
含量水性聚氨酯分散液，首先通过将聚合物二元醇、小分子多元醇、二异氰酸酯和其他物质一起加入到反应器内生成预聚体，在预聚体生成后用丙酮来降低体系粘度；接着用氨基羧酸盐亲水扩链剂进行第一次扩链反应，再加入中和剂调剂节pH，然后加入去离子水作为溶剂，再加入氨基磺酸盐亲水扩链剂和其他物质进行第二次扩链，制得水性聚氨酯分散液。其制备出的水性聚氨酯分散液的粒径较小、稳定性较好、产品强度较高，但固含量低于47％、干燥速度快、施工能耗高，难于推广。
[0008]本领域技术人员熟知，分散体的固含量提高会对其粘度特性产生影响，现有制备工艺所制得的水性聚氨酯或聚氨酯
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脲分散体在一定程度上能够实现低粘度或高固含的特性，但无法同时实现高固含和低粘度特性，或者在改善高固含量和低粘度的同时需要损失乳液粒径或产品稳定性。因此，需要开发一种能够同时实现高固含、低粘度的水性聚氨酯或聚氨酯
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脲分散体的制备工艺。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于，针对现有技术制备的分散体在高固含、低粘度、粒径和稳定性等方面难以平衡的问题，提供一种水性聚氨酯或聚氨酯
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脲分散体及其制备方法和应用，该水性聚氨酯或聚氨酯
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脲分散体的制备工艺简单，只需在聚合物树脂分子链中引入三级胺片段，以及将含有三级胺片段的树脂与非异氰酸酯反应性的乳化剂组合，即可实现所得水性聚氨酯或聚氨酯
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脲分散体同时具备高固含量、低粘度，产品的粒径较小以及稳定性也较好。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0011]在一个方面，提供一种水性聚氨酯或聚氨酯
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脲分散体，其包含水、聚氨酯或聚氨酯
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脲聚合物和非异氰酸酯反应性的乳化剂；
[0012]其中，所述聚氨酯或聚氨酯
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脲聚合物为通过包含以下各组分的原料反应得到的产物：
[0013]a)异氰酸酯，
[0014]b)二元醇和/或多元醇，
[0015]c)含有至少一种叔胺基团和至少一个NCO反应性官能团的化合物，
[0016]d)异氰酸酯反应性的乳化剂，其含有至少一个可与异氰酸酯反应的羟基和/或氨基，以及
[0017]可选的，e)氨基
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官能的化合物和/或羟基
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官能的化合物；所述氨基
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官能的化合物为一氨基
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官能的化合物、二氨基
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官能的化合物和三氨基
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官能的化合物中的至少一种；
[0018]水性聚氨酯或聚氨酯
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脲分散体中，f)所述非异氰酸酯反应性的乳化剂，其为含有离子型亲水基团、非离子型亲水基团和疏水基团的离子
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非离子型乳化剂，其各基团之间通过化学键连接，组分f)的典型产品优选为阴
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非离子乳化剂。
[0019]根据本专利技术提供的水性聚氨酯或聚氨酯
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脲分散体，一些实施方案中，以该水性聚氨酯或聚氨酯
‑
脲分散体中各组分的固体重量计，组分a)
‑
f)的用量百分数如下：
[0020]组分a)的用量为5～40wt％(例如，7wt％、10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、32wt％、38wt％)，优选为8～30wt％；
[0021]组分b)的用量为50～94wt％(例如，55wt％、60wt％、65wt％、75wt％、80wt％、
85wt％)，优选为70
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90wt％；
[0022]组分c)的用量为0.1～2.5wt％(例如，0.2wt％、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水性聚氨酯或聚氨酯
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脲分散体，其特征在于，其包含水、聚氨酯或聚氨酯
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脲聚合物和非异氰酸酯反应性的乳化剂；其中，所述聚氨酯或聚氨酯
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脲聚合物为通过包含以下各组分的原料反应得到的产物：a)异氰酸酯，b)二元醇和/或多元醇，c)含有至少一种叔胺基团和至少一个NCO反应性官能团的化合物，d)异氰酸酯反应性的乳化剂，其含有至少一个可与异氰酸酯反应的羟基和/或氨基，以及可选的，e)氨基
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官能的化合物和/或羟基
‑
官能的化合物；所述氨基
‑
官能的化合物为一氨基
‑
官能的化合物、二氨基
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官能的化合物和三氨基
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官能的化合物中的至少一种；f)所述非异氰酸酯反应性的乳化剂，其为含有离子型亲水基团、非离子型亲水基团和疏水基团的离子
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非离子型乳化剂，其各基团之间通过化学键连接，组分f)的典型产品优选为阴
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非离子乳化剂。2.根据权利要求1所述的水性聚氨酯或聚氨酯
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脲分散体，其特征在于，以该水性聚氨酯或聚氨酯
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脲分散体中各组分的固体重量计，组分a)
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f)的用量百分数如下：组分a)的用量为5～40wt％，优选为8～30wt％；组分b)的用量为50～94wt％，优选为70
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90wt％；组分c)的用量为0.1～2.5wt％，优选为0.4～2wt％；组分d)的用量为0.2～15wt％，优选为0.5～10wt％；组分e)的用量为0～10wt％，优选为0.5～5wt％；组分f)的用量为0.5～5.5wt％，优选为1～5wt％。3.根据权利要求1所述的水性聚氨酯或聚氨酯
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脲分散体，其特征在于，组分a)为二异氰酸酯和/或多异氰酸酯；所述二异氰酸酯优选选自六亚甲基二异氰酸酯、1,4
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环己烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、4,4'
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二环己基甲烷二异氰酸、4,4'
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二环己基丙烷二异氰酸及其混合物，更优选选自1,4
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环己烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、4,4'
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二环己基甲烷二异氰酸及其混合物；进一步优选地，组分a)选自六亚甲基二异氰酸酯与异佛尔酮二异氰酸酯的混合物，或者六亚甲基二异氰酸酯与4,4
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二环己基甲烷二异氰酸的混合物。4.根据权利要求1所述的水性聚氨酯或聚氨酯
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脲分散体，其特征在于，组分b)的数均分子量为20
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15000，优选为80
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4000；优选地，组分b)选自数均分子量为400～4000、官能度为2～3的聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚内酯多元醇以及数均分子量为80～400、官能度为2～4的小分子多元醇中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的水性聚氨酯或聚氨酯
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脲分散体，其特征在于，组分c)中所含NCO反应性官能团选自氨基和羟基中的至少一种，优选所含NCO反应性官能团为两个氨基、两个羟基或者一个氨基与一个羟基；优选地，所述氨基为伯氨基和/或仲氨基；优选地，组分c)选自N
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氨乙基哌嗪、N
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羟乙基哌嗪、N,N
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二甲基二乙烯三胺、N
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甲基二乙醇胺、N
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乙基二乙醇胺、1,4
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双(氨基丙基)哌嗪、N
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甲基哌嗪、N
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乙基哌嗪和N,N
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二甲基
乙醇胺中的一种或多种，更优选选自N
‑
氨乙基哌嗪、N
‑
羟乙基哌嗪、N,N
‑
二甲基二乙烯三胺、N
‑
甲基二乙醇胺、N<...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋泽峰，
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：