阴离子型水性聚氨基甲酸酯树脂及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种阴离子型水性聚氨基甲酸酯树脂及其制造方法，其是于预设步骤分别添加有机碱型中和剂与无机碱型中和剂，且有机碱型中和剂与无机碱型中和剂具有预设比例，即可制得机械强度较佳的阴离子型水性聚氨基甲酸酯树脂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种水性聚氨基甲酸酯树脂及其制造方法及应用，特别是有关于一种具耐水解性的及应用。
技术介绍
聚氨基甲酸酯(polyurethane ；PU)树脂是用途广泛且种类繁多的材料。由于传统溶剂型PU树脂在使用或后段加工应用时，其溶剂等有机挥发化合物(VOC)会释放到大气环境裡，造成环境与生态的破坏。然而水性PU树脂是以水取代挥发性的有机溶剂，属于环境友善产品且不造成环境负担，因此有逐渐取代传统溶剂型PU树脂的趋势。根据水性PU树脂主链亲水性官能团的不同，可概分为阴离子型水性PU树脂、阳离子型水性树脂以及非离子型水性树脂等三大类。其次，上述水性树脂又可进一步利用丙酮加工法以及预聚物混合加工法等二大类方式合成。简言之，以利用丙酮加工法合成阴离子型水性树脂为例，其是以多元异氰酸酯(polyisocyanate )与聚多元醇(polyol)进行加成聚合反应,形成以异氰酸为末端基的PU预聚合物。接着，加入具有亲水性官能团当作内部乳化剂(internal emulsifier),以丙酮为反应溶剂，其中丙酮可调整聚合物的黏度又不参与PU树脂的合成反应，并可与水相溶液形成水相分散液，且丙酮的沸点较低，易于从水性PU分散液中分离及回收。待反应完成后，再加入去离子水与链延长剂进行链延长反应。之后，利用减压浓缩等方式分离出丙酮及回收，即可得到不含有机溶剂的自行乳化型水性PU分散液(self-emulsified aqueous-basedPU dispersion)。一般而言，水性树脂的平均分子量较小，其耐水解性、机械强度、稳定性、耐热性等亦较为不足，难与传统溶剂型PU树脂相比。因此，许多研究藉由改善制备过程或后处理等方式，改善水性PU树脂的性质，惟其改善程度相当有限。有鉴于此，亟需提供一种水性聚氨基甲酸酯树脂的制造方法，以改本领域熟知的水性聚氨基甲酸酯树脂及其制备过程的种种缺点。
技术实现思路
因此，本专利技术的一目的是在提供一种阴离子型水性聚氨基甲酸酯树脂的制造方法，其是于不同步骤中分别加入有机碱型中和剂与无机碱型中和剂，且有机碱型中和剂与无机碱型中和剂具有预设比例，以制得机械强度较佳的阴离子型水性聚氨基甲酸酯树脂。本专利技术的另一目的则是在提供一种阴离子型水性聚氨基甲酸酯树脂，其是利用上述方法制得。本专利技术的又一目的则是在提供一种具耐水解性的复合织物，其特征在于此复合织物是将一基布含浸于包括上述的阴离子型水性聚氨基甲酸酯树脂的一含浸液后，再经干燥处理而制得。本专利技术之又另一目的则是在提供一种具耐水解性的薄膜，其中此薄膜具有上述的具耐水解性之阴离子型水性聚氨基甲酸酯树脂，当此薄膜暴露于高温高湿的环境一段时间后，例如70°C之温度与95%之湿度经4日后，薄膜的抗张强度为30kgf/cm2至90kgf/cm2，且薄膜的伸长率为150百分比至450百分比。本专利技术的再另一目的则是在提供一种具耐水解性的复合织物，其中此复合织物包括一基布以及与其直接贴合的上述薄膜。根据本专利技术的上述目的，提出一种具耐水解性之阴离子型水性聚氨基甲酸酯树脂的制造方法。在一实施例中，首先，将二异氰酸酯化合物(A)与聚醚多元醇(B)进行预聚合反应，以形成第一预聚物。接着，将第一预聚物与含羧酸基化合物(C)于有机溶剂(D)中反应，以形成第二预聚物，其中第二预聚物具有至少一亲水性侧链基团。然后，将有机碱型中和剂(E-1)加入第二预聚物中。之后，将第二预聚物均匀分散于含有无机碱型中和剂(E-2)的分散液中，以形成阴离子型水性聚氨基甲酸酯树脂。其中，有机碱型中和剂(E-1)与无机碱型中和剂(E-2)之摩尔百分比为80: 20至20: 80。依据本专利技术一实施例，上述的有机碱型中和剂(E-1)可包括但不限于三正丙胺、N-甲基吗啉或上述的任意组合。·依据本专利技术一实施例，上述的无机碱型中和剂(E-2)可包括但不限于氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙或上述的任意组合。依据本专利技术一实施例，上述的分散液更至少包含无机二氧化硅(F)以及水。根据本专利技术的另一方式，提出一种具耐水解性的阴离子型水性聚氨基甲酸酯树月旨，其是利用上述的方法制得。根据本专利技术的又一方式，提出一种具耐水解性之复合织物，其中此复合织物是将一基布含浸于包括上述的阴离子型水性聚氨基甲酸酯树脂的一含浸液后经一干燥处理所制得。根据本专利技术的又另一方式，提出一种具耐水解性之薄膜，其中此薄膜具有如上述的阴离子型水性聚氨基甲酸酯树脂，当此薄膜暴露于70°C之温度与95%的湿度经4日后，薄膜的抗张强度为30kgf/cm2至90kgf/cm2，且薄膜的伸长率为150百分比至450百分比。根据本专利技术的再另一方式，提出一种具耐水解性的复合织物，其中此复合织物包括基布以及直接贴合于基布的一薄膜，且此薄膜为上述具耐水解性的薄膜。应用本专利技术的阴离子型水性聚氨基甲酸酯及其制造方法及应用，其是于不同步骤中分别加入有机碱型中和剂与无机碱型中和剂，且有机碱型中和剂与无机碱型中和剂具有预设比例，从而制得耐水解性与机械强度较佳的阴离子型水性聚氨基甲酸酯树脂。附图说明为让本专利技术的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图式的说明如下:图1是显示根据本专利技术一实施例的阴离子型水性聚氨基甲酸酯树脂的制造方法的部分流程图。图2A至图2C是显示根据本专利技术数个实施例制备具耐水解性的复合织物的部分流程不意图。图3A至图3B是显示根据本专利技术一实施例的拉伸试验装置示意图。图4是显示根据本专利技术一实施例的阴离子型水性聚氨基甲酸酯树脂制备过程的薄膜暴露于高温高湿环境下的抗张强度曲线图。主要组件符号说明100:方法101:形成第一预聚物的步骤103:形成第二预聚物，其中第二预聚物具有至少一亲水性侧链基团的步骤105:将有机碱型中和剂加入第二预聚物中的步骤107:将第二预聚物均匀分散于含有无机碱型中和剂的分散液中，以形成阴离子型水性聚氨基甲酸酯树脂的步骤 201:基布202:表皮用树脂203/207:滚轴204:刮刀205:含浸液206:接着剂用树脂209:干燥处理211:薄膜221/223:复合织物300:拉伸试验设备301/301’:树脂薄膜长条 303:夹具305:夹头307:箭头401/403:曲线W1A2:宽度I1Zl2:长度具体实施例方式承前所述，本专利技术提供一种，其是于预设步骤分别添加有机碱型中和剂与无机碱型中和剂，且有机碱型中和剂与无机碱型中和剂具有预设比例，即可制得耐水解性与机械强度较佳的阴离子型水性聚氨基甲酸酯树脂。在一实施例中，本专利技术的阴离子型水性聚氨基甲酸酯树脂至少包含二异氰酸酯化合物(A)、聚醚多元醇(B)、含羧酸基化合物(C)、有机溶剂(D)、碱型中和剂(E-1)以及无机碱型中和剂(E-2)。以下分述之。阴离子型水性聚氨基甲酸酯树脂二异氰酸酯化合物(A)本专利技术的二异氰酸酯化合物(A)可为任何用于制造乳液所使用的有机二异氰酸酯化合物，其是包括但不限于脂肪族二异氰酸酯、脂环族二异氰酸酯、芳香族二异氰酸酯或上述的任意组合。前述的脂肪族二异氰酸酯的具体例如:二异氰酸异弗尔酮酯(isophoronediisocyanate)、 二异氰酸六亚甲基酯(I,6-hexamethylene diisocyanate ;HDI)、(tetramethylxylyle本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阴离子型水性聚氨基甲酸酯树脂的制造方法，至少包含：将二异氰酸酯化合物(A)与多元醇(B)进行一预聚合反应，以形成一第一预聚物；将该第一预聚物与含羧酸基化合物(C)于一有机溶剂(D)中反应，以形成一第二预聚物，其中该第二预聚物具有至少一亲水性侧链基团；将有机碱型中和剂(E?1)加入该第二预聚物中，以形成一分散液；以及将该分散液均匀分散于含有无机碱型中和剂(E?2)的一水性分散液中，以形成阴离子型水性聚氨基甲酸酯树脂，其中该有机碱型中和剂(E?1)与该无机碱型中和剂(E?2)的摩尔百分比为80∶20至20∶80。

【技术特征摘要】
2011.12.22 TW 1001480151.一种阴离子型水性聚氨基甲酸酯树脂的制造方法，至少包含: 将二异氰酸酯化合物(A)与多元醇(B)进行一预聚合反应，以形成一第一预聚物； 将该第一预聚物与含羧酸基化合物(C)于一有机溶剂(D)中反应，以形成一第二预聚物，其中该第二预聚物具有至少一亲水性侧链基团； 将有机碱型中和剂(E-1)加入该第二预聚物中，以形成一分散液；以及 将该分散液均匀分散于含有无机碱型中和剂(E-2)的一水性分散液中，以形成阴离子型水性聚氨基甲酸酯树脂， 其中该有机碱型中和剂(E-1)与该无机碱型中和剂(E-2)的摩尔百分比为80: 20至20: 80。2.如权利要求1所述的阴离子型水性聚氨基甲酸酯树脂的制造方法，其中该多元醇(B)是选自于由聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚己内酯多元醇、聚丙烯酸酯多元醇及上述的任意组合所组成的一族群。3.如权利要求1所述的阴离子型水性聚氨基甲酸酯树脂的制造方法，其中该多元醇(B)为聚醚多元醇。4.如权利要求3所述的阴离子型水性聚氨基甲酸酯树脂的制造方法，其中该聚醚多元醇(B)的算数平均分子量为200至5000。5.如权利要求3所述的阴离子型水性聚氨基甲酸酯树脂的制造方法，其中该聚醚多元醇(B)的算数平均分子量为500至2000。6.如权利要求3所述的阴离子型水性聚氨基甲酸酯树脂的制造方法，其中该聚醚多元醇(B)的算数平均分子量为800至1500。7.如权利要求1所述的阴离子型水性聚氨基甲酸酯树脂的制造方法，其中该第二预聚物的该亲水性侧链基团包括羧酸基、磺酸基(-SO3H)、磷酸基(-OPO3H2)或膦酸基(-PO3H2)。8.如权利要求1所述的阴离子型水性聚氨基甲酸酯树脂的制造方法，其中该有机碱型中和剂(E-1)是选自于由三正丙胺、N-甲基吗啉及上述的任意组合所组成的一族...

【专利技术属性】
技术研发人员：筱原胜治，陈佳如，谢健正，蔡皇仙，黄庆堂，
申请(专利权)人：财团法人纺织产业综合研究所，
类型：发明
国别省市：