一种水性聚氨酯的生产方法技术

本发明专利技术公开了一种水性聚氨酯的生产方法，它是通过制备聚氨酯预聚体、制备聚氨酯预聚体盐等一系列方法步骤，最后制得水性聚氨酯。按照本发明专利技术的方法所制得的水性聚氨酯，具有强度好，交联度适中，粒径均匀，耐水性好，粘结力强等特点，可应用于纺织胶黏剂中，作为纺织胶黏剂使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，采用该方法生产出的水性聚氨酯主要应用于纺织胶黏剂如印花胶黏剂、植绒胶黏剂等。
技术介绍
目前，市场上传统的纺织胶粘剂，是以丙烯酸乳液胶黏剂为主。近年来，随着人们对环保要求的越来越高，传统丙烯酸乳液胶黏剂绝大多数含有甲醛，会给人的身体健康造成危害，同时随着社会经济的不断发展，人们对纺织面料手感的要求越来越高，丙烯酸乳液胶黏剂热粘冷脆的自身特性造成了其不良的手感，已经不能满足市场提出的要求。聚氨酯类胶黏剂越来越受到市场的欢迎，但传统聚氨酯类胶黏剂绝大部分是溶剂型，含有大量的甲苯、乙酸乙酯等溶剂，在生产和使用过程中易燃、易爆、大量污染环境，而且对作业人员的身体健康也会造成危害。 众所周知:水性聚氨酯(WPU)是指将聚氨酯溶解于水或分散于水中而形成的一种聚氨酯树脂。相对于溶剂型聚氨酯，水性聚氨酯以水为介质，具有不燃、气味小、不污染、节能、操作加工方便等优点，已越来越受到人们的重视。1943年原西德的Schlack P在乳化剂和保护胶体的存在下，将二异氰酸酯在剧烈搅拌下乳化于水中并添加二胺，首次成功地研制出了 WPU。20世纪50年代有少量WPU的研究，如1953年DuPont公司的研究人员将端异氰酸基聚氨酯预聚体分散于水中，然后用乙二胺扩链合成了 WPU。1967年水性聚氨酯首次出现于美国市场，70-80年代美国、日本、德国等一些水性聚氨酯产品从试制阶段发展到应用，有多种类型的水性聚氨酯产品面世。我国水性聚氨酯的研究工作始于20世纪70年代，首先由沈阳皮革所开始研制，此后相继有北京、天津等地的皮革研究所合成的皮革涂饰材料的问世。80年代后，WPU的研制更加活跃，许多单位相继开展了研制工作，主要用途是木器漆、皮革涂饰剂、鞋用胶粘剂、织物涂层等。现有技术中公开的水性聚氨酯，应用于纺织胶黏剂的不足之处在于，其固含量低、交联度低、强度差、耐水性差，而且对设备工艺要求很高。因此对水性聚氨酯的分子链相分离结构以及交联程度的控制等方面的研究，已成为水性聚氨酯应用于纺织胶黏剂领域的新课题。
技术实现思路
本专利技术的目的是想克服上述现有技术的不足，提供一种新的水性聚氨酯的生产方法，采用该方法生产出的水性聚氨酯可应用于纺织胶黏剂领域，作为纺织胶黏剂使用，其作为纺织胶黏剂，强度好、交联度适中、粒径均匀，耐水性好，粘结力强。为实现本专利技术的上述目的所采用的技术方案是:，其特征是按下列步骤进行的: 第一步:聚氨酯预聚体的制备: ①称取多元醇:按重量称取聚酯多元醇或聚醚多元醇中的至少一种，在100 120°C下真空干燥I 3h后，降温至40 100°C ；②加入二异氰酸酯，二异氰酸酯的加入量为:二异氰酸酯与多元醇的摩尔比为0.5 2:1，保持温度在40 100°C聚合反应2 5h ; ③加入多元醇扩链剂及亲水性扩链剂，多元醇扩链剂的加入量为:多元醇扩链剂羟值摩尔当量与上述多元醇羟值摩尔当量之比为0.4 2.4:1，亲水扩链剂质量为预聚体总质量的3% 7%，保持温度在40 100°C聚合反应2 IOh ; 第二步:中和反应，制备聚氨酯预聚体盐: 保持反应温度在30 50°C，将三乙胺滴加到聚氨酯预聚体中，中和反应0.5 lh，中和度为80% 120%，将聚氨酯预聚体中和成盐，三乙胺的加入量为三乙胺物质量与亲水扩链剂物质量之比为0.8 1.2:1第三步:制得水性聚氨酯: 在高速分散机的高速剪切作用下，将去离子水加入到中和成盐的聚氨酯预聚体中，乳化15 30min,制得水性聚 氨酯。本专利技术最好在进行步骤②之前，先加入多元醇质量O 2倍的丙酮或丁酮，及加入多元醇质量O 0.1%的催化剂，然后再进行步骤②；当本专利技术制备过程中加入丙酮或丁酮时，在第三步制得水性聚氨酯步骤中，当乳化结束后，再用真空减压方法脱去水性聚氨酯中的丙酮或丁酮。用真空减压方法脱去水性聚氨酯中的丙酮或丁酮，压力一般为-0.098Mpa左右、温度一般为40 70°C。所述的丙酮(或丁酮)与催化剂可同时加入，也可只加其中一种。本专利技术在第三步制得水性聚氨酯步骤中，将去离子水加入到中和成盐的聚氨酯预聚体中后，最好先用冰盐水循环冷却，保持温度在5 20°C，再进行乳化，制得水性聚氨酯。所述的冰盐水为冰氯化钙水溶液，冷却时，控制冰盐水温度范围_18°C 0°C。本专利技术最好向所制得的水性聚氨酯中慢速搅拌滴加多元胺化合物，进行进一步的扩连，多元胺化合物物质量与聚酯多元醇或聚醚多元醇物质量之比为0.33 0.73:1,搅拌0.5 1.5h0本专利技术所述的加入的去离子水的质量优选为聚氨酯预聚体盐的1.5 2.5倍。本专利技术所述的聚酯多元醇或聚醚多元醇的分子量优选为500 3000。本专利技术在第一步的步骤③中所述的多元醇扩链剂与亲水性扩链剂，既可同时混合加入,也可分别加入。本专利技术所述的聚酯多元醇采用下列物质中的至少一种:聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸丙二醇酯二醇、聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己二酸己二醇酯二醇、聚己二酸新戊二醇酯二醇、聚己二酸环己烷二甲醇酯二醇、聚己内酯二醇、聚碳酸酯二醇。本专利技术所述的聚醚多元醇采用下列物质中的至少一种:聚氧化丙烯二醇、聚氧化乙烯二醇、聚四氢呋喃二醇。本专利技术所述的多元醇扩链剂采用下列物质中的至少一种:乙二醇、丙二醇、二乙二醇、1，4-丁二醇、新戊二醇、1，6-己二醇、环己烷二甲醇、二甘醇、山梨醇、丙三醇、三羟甲基丙烷。本专利技术所述的亲水性扩链剂采用下列物质中的至少一种:二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、氨基磺酸钠。先将亲水性扩链剂在60 75°C下溶解于N-甲基-2吡咯烷酮(NMP)中制成溶液，然后再加入到反应物中，亲水性扩链剂与NMP的质量比为1:2 3。本专利技术所述的二异氰酸酯采用下列物质中的至少一种:1，6-己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、4，4- 二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯。本专利技术所述的催化剂采用下列催化剂中的至少一种:辛酸亚锡、二丁基二月桂酸锡、二丁基二辛酸锡、三乙烯二胺。本专利技术所述的多元胺采用下列物质中的至少一种:乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺。本专利技术所述三乙胺的用量可参照下列方程式计算: m0 =In1 + m2 + m3 + m4 + m5m5 / M5: m3 / M3 = 0.8 1.2m3 / m0 X 100%= 3% 7% m0一预聚体总质量IH1—多元醇质量 m2—多元醇扩链剂质量 m3—未水扩链剂质量 m4—多兀胺质量 m5— 二乙胺质量 M3 一亲水扩链剂分子量 M5—三乙胺分子量 本专利技术与现有技术相比，具有以下优点: 1、本专利技术提供的制备方法引入了多官能度单体，在不影响乳化分散的情况下，赋予了聚氨酯分子链适度的交联度，最终得到高性能的可应用于纺织胶黏剂的水性聚氨酯。 2、本专利技术提供的制备工艺能很好的控制聚氨酯分子链结构，即很好的控制了分子链结构中软硬段的分布，使相分离在适度的范围内，使水性聚氨酯拥有优良的力学性能以及粘结强度。3、本专利技术提供的制备工艺很好的控制了亲水基团在聚氨酯分子链上的分布，使聚氨酯预聚体的分散乳化过程顺利进行，得到高稳定性的水性聚氨酯，再加入多元胺后扩链剂后，使所制的水性聚氨酯具有很高的粘接强度、耐水性、耐干洗性和耐高温性。4、本专利技术提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水性聚氨酯的生产方法，其特征是按下列步骤进行的：第一步：聚氨酯预聚体的制备：①?称取多元醇：按重量称取聚酯多元醇或聚醚多元醇中的至少一种，真空下干燥后，降温至40～100℃；②?加入二异氰酸酯，二异氰酸酯的加入量为：二异氰酸酯与多元醇的摩尔比为0.5～2:1，保持温度在40～100℃进行聚合反应；③?加入多元醇扩链剂及亲水性扩链剂，多元醇扩链剂的加入量为：多元醇扩链剂羟值摩尔当量与上述多元醇的羟值摩尔当量之比为0.4～2.4:1，所加入的亲水扩链剂的质量为预聚体总质量的3%～7%，保持温度在40～100℃进行聚合反应，制得聚氨酯预聚体；第二步：中和反应，制备聚氨酯预聚体盐：将三乙胺滴加到聚氨酯预聚体中进行中和反应，中和度为80%～120%，将聚氨酯预聚体中和成盐，三乙胺的加入量为：三乙胺物质量与亲水扩链剂物质量之比为0.8～1.2：1；第三步：制得水性聚氨酯：在高速分散机的作用下，将去离子水加入到中和成盐的聚氨酯预聚体中，乳化后，制得水性聚氨酯。

【技术特征摘要】
1.一种水性聚氨酯的生产方法，其特征是按下列步骤进行的: 第一步:聚氨酯预聚体的制备: ①称取多元醇:按重量称取聚酯多元醇或聚醚多元醇中的至少一种，真空下干燥后，降温至40 100°C ; ②加入二异氰酸酯，二异氰酸酯的加入量为:二异氰酸酯与多元醇的摩尔比为0.5 2:1，保持温度在40 100°C进行聚合反应； ③加入多元醇扩链剂及亲水性扩链剂，多元醇扩链剂的加入量为:多元醇扩链剂羟值摩尔当量与上述多元醇的羟值摩尔当量之比为0.4 2.4:1，所加入的亲水扩链剂的质量为预聚体总质量的3% 7%,保持温度在40 100°C进行聚合反应,制得聚氨酯预聚体； 第二步:中和反应，制备聚氨酯预聚体盐: 将三乙胺滴加到聚氨酯预聚体中进行中和反应，中和度为80% 120%，将聚氨酯预聚体中和成盐，三乙胺的加入量为:三乙胺物质量与亲水扩链剂物质量之比为0.8 1.2:1 ; 第三步:制得水性聚氨酯: 在高速分散机的作用下，将去离子水加入到中和成盐的聚氨酯预聚体中，乳化后，制得水性聚氨酯。2.按照权利要求1所述的水性聚氨酯的生产方法，其特征是在进行步骤②之前，先加入多元醇质量O 2倍的丙 酮或丁酮、加入多元醇质量O 0.1%的催化剂，然后再进行步骤②；当制备过程中加入丙酮或丁酮时，在第三步制得水性聚氨酯步骤中，当乳化结束后，再用真空减压方法脱去水性聚氨酯中的丙酮或丁酮。3.按照权利要求1或2所述的水性聚氨酯的生产方法，其特征是在第三步制得水性聚氨酯步骤中，将去离子水加入到中和成盐的聚氨酯预聚体中后，先用冰盐水循环冷却，保持温度在5 20°C，再进行乳化，制得水性聚氨酯。4.按照权利要求3所述的水性聚氨酯的生产方法，其特征是向所制得的水性聚氨酯中慢速搅拌滴加多元胺化...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵光明，赵家成，马骥，
申请(专利权)人：烟台前进化工有限公司，
类型：发明
国别省市：