低温高弹型拒水防污水性聚氨酯涂饰剂的制备方法及其产品技术

本发明专利技术涉及一种低温高弹型拒水防污水性聚氨酯涂饰剂乳液的制备方法及其产品。包括以下步骤：原料准备；将聚醚三醇和聚醚二醇脱水；将聚醚三醇和聚醚二醇与端烃基聚硅氧烷线性体和二异氰酸酯在聚合催化剂催化下进行预聚反应，制得预聚体；将预聚体与扩链剂在稀释剂存在下扩链制得中间体；将中间体和氟烃基醇进行封端、然后加入反应终止剂使反应终止，再加入中和剂、稀释剂、水混合并乳化，制得低温高弹型拒水防污水性聚氨酯涂饰剂乳液产品。其是一种主链经端烃基聚硅氧烷改性并含有全氟烷烃端基的离子型水性聚氨酯高分子材料，用于各类纺织品涂层和人造革的干法涂饰加工，可赋予产品优良的拒水防污性能、低温高弹特性和抗曲折性能。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种低温高弹型拒水防污水性聚氨酯涂饰剂乳液的制备方法及其产品。包括以下步骤：原料准备；将聚醚三醇和聚醚二醇脱水；将聚醚三醇和聚醚二醇与端烃基聚硅氧烷线性体和二异氰酸酯在聚合催化剂催化下进行预聚反应，制得预聚体；将预聚体与扩链剂在稀释剂存在下扩链制得中间体；将中间体和氟烃基醇进行封端、然后加入反应终止剂使反应终止，再加入中和剂、稀释剂、水混合并乳化，制得低温高弹型拒水防污水性聚氨酯涂饰剂乳液产品。其是一种主链经端烃基聚硅氧烷改性并含有全氟烷烃端基的离子型水性聚氨酯高分子材料，用于各类纺织品涂层和人造革的干法涂饰加工，可赋予产品优良的拒水防污性能、低温高弹特性和抗曲折性能。【专利说明】低温高弹型拒水防污水性聚氨酯涂饰剂的制备方法及其产口叩
本专利技术涉及用于各类纺织品的涂层和人造革干法涂饰加工的功能性聚氨酯涂饰剂乳液，具体涉及一种低温高弹型拒水防污水性聚氨酯涂饰剂的制备方法及其产品。
技术介绍
目前，聚氨酯高分子材料常被用于各类纺织品的涂层和人造革的干法涂饰加工。为解决传统单一功能溶剂型聚氨酯涂饰剂污染性高、低温易疲劳和功能性差等问题，经各种功能性单体改性并嵌段有机硅烷链节的低温柔软、高弹且功能丰富的水性聚氨酯涂饰剂正日渐成为涂饰加工领域的主流产品。功能性水性聚氨酯涂饰剂一般是通过嵌段共聚、接枝及封端等化学反应将各种功能性聚合单体、反应性功能分子和亲水单元引入聚氨酯骨架，再进行自乳化的工艺方法制得的。目前，功能性水性聚氨酯涂饰剂主要包括以下几种: 1、有机硅改性阴离子水性聚氨酯，它的原料包括聚合单体、改性剂、辅助剂和水，其中:聚合单体包括聚酯多元醇、二异氰酸酯、阴离子扩链剂；改性剂为聚硅氧烷；辅助剂包括聚合催化剂、中和剂和稀释剂。如魏芳妮、徐成书、邢建伟等人所著“改性阴离子型水性聚氨酯的制备”(《西安工程大学学报》2012年26卷第2期)公开的`有机硅改性阴离子水性聚氨酯的制备方法，它的原料中:聚合单体为聚碳酸亚丙酯二元醇、异佛尔酮二异氰酸酯和阴离子扩链剂二羟甲基丙酸；改性剂为氨基聚硅氧烷；辅助剂包括聚合催化剂二丁基二月硅酸锡、中和剂三乙胺、稀释剂丙酮；乳化介质为去离子水。该方法制备出的有机娃改性阴离子水性聚氨酯具有良好的分散稳定性,相对于未改性的阴离子水性聚氨酯，其应用性能也获得了一定的改善。然而，试验采用含有较多侧链氨基的氨基聚硅氧烷高分子对阴离子聚氨酯预聚体进行改性，势必由于在聚氨酯高分子中引入了较高的交联密度，造成反应体系粘度大、丙酮用量高、反应不易控制且对反应条件(尤其是反应温度)要求苛刻等问题。同时，以聚酯多元醇作为聚氨酯的软单体也使得材料的耐碱性水解能力不佳。此外，由于氨基聚硅氧烷的交联性较高，有机硅链节不能在聚氨酯高分子材料热固过程中有效地富集在胶膜表面，导致材料胶膜的24小时吸水率较高(达到20%)，不但不具有拒水防污功能特性，还会导致湿、冷条件下材料的弹性明显降低。2、端羟基聚丁二烯改性阴离子水性聚氨酯，它的原料包括聚合单体、改性剂、辅助剂和水，其中:聚合单体包括聚醚多元醇、二异氰酸酯、阴离子扩链剂、非离子扩链剂；改性剂为聚顺丁二烯；辅助剂包括聚合催化剂、中和剂和稀释剂。如严小妹、沈慧芳、杨标等人所著“端羟基聚丁二烯改性水性聚氨酯的合成与性能”(《涂料工业》2012年42卷第4期)公开的端羟基聚丁二烯改性水性聚氨酯的制备方法，它的原料中:聚合单体为聚醚二元醇N220、异佛尔酮二异氰酸酯和二羟甲基丙酸、乙二胺、1，4-丁二醇；改性剂为端羟基聚顺丁二烯；辅助剂包括聚合催化剂二月硅酸二正丁锡、中和剂三乙胺、稀释剂丙酮；乳化介质为去离子水。该方法制备出的聚丁二烯改性阴离子水性聚氨酯具有良好的分散稳定性，相对于未改性的阴离子水性聚氨酯，其胶膜也具有相对较好的耐水性和耐低温性能。然而，该方法制备的水性聚氨酯高分子材料不存在明确的交联结构，加之高分子中还缺乏强拒水性的化学结构单元，使材料胶膜的吸水性仍高达30%左右。基于相同的原因，该水性聚氨酯材料不但不具有明显的拒水防污功能特性，在湿、冷条件下，材料胶膜的弹性还会明显降低。3、含氟阴离子水性聚氨酯，它的原料包括聚合单体、改性剂、辅助剂和水，其中--聚合单体包括聚醚多元醇、二异氰酸酯、阴离子扩链剂、非离子扩链剂；改性剂为聚硅氧烷、含氟聚醚多元醇；辅助剂包括聚合催化剂、中和剂和稀释剂。如张英强，张园园，潘悦佩等人所著“水性含氟硅聚氨酯水分散体的制备与性能分析”(《新型建筑材料》2012年第3期)公开的含氟阴离子水性聚氨酯的制备方法，它的原料中:聚合单体为聚醚二元醇N210、4，4- 二环己基甲烷二异氰酸酯、二羟甲基丙酸、三羟甲基丙烷、乙二胺；改性剂为侧链含氟聚醚多元醇、羟基聚硅氧烷；辅助剂包括聚合催化剂二月硅酸二正丁锡、中和剂三乙胺、稀释剂丙酮；乳化介质为去离子水。该方法制备出的含氟阴离子水性聚氨酯具有比普通水性聚氨酯明显较好的耐酸、耐碱和耐水性能。然而，该制备方法采用三羟甲基丙烷为扩链剂向聚氨酯高分子中引入交链，将不可避免地导致反应过程因体系粘度增加较快、粘度高而难以控制。此外，配方中使用的羟基聚硅氧烷也很难与异氰酸酯基团反应而与聚氨酯高分子形成有效的化学键合，因而聚硅氧烷高分子在热固过程中将更多地富集于材料胶膜的表面，导致胶膜耐水性不佳。同时，聚氨酯高分子中的交链较短，不利于含氟拒水链节向胶膜表面富集。这些都导致了材料的耐水性，尤其是耐碱性不够理想。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种低温高弹型拒水防污水性聚氨酯涂饰剂乳液的制备方法及其产品。其是一种主链经端烃基聚硅氧烷改性并含有全氟烷烃端基的离子型水性聚氨酯高分子材料，用于各类纺织品的涂层和人造革的干法涂饰加工，可赋予涂层产品优良的拒水防污性能、低温高弹特性和抗曲折性能，具有良好的市场前景。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是: 低温高弹型拒水防污水性聚氨酯涂饰剂乳液的制备方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)原料准备:聚合单体、改性剂、辅助剂和水；其中:聚合单体包括聚醚三醇、聚醚二醇、二异氰酸酯、扩链剂；改性剂为端烃基聚硅氧烷线性体、氟烃基醇；辅助剂包括聚合催化剂、反应终止剂、中和剂、稀释剂； 聚醚二醇为分子量为1500~3000的聚丙二醇、分子量为1500~3000的端聚氧乙烯基聚丙二醇、分子量为1500~3000的氧化乙烯/氧化丙烯嵌段共聚二醇、分子量为1500~3000的四氢呋喃/氧化乙烯共聚二醇、分子量为1500~3000的聚四氢呋喃二醇中的一种或两种； 聚醚三醇为分子量为2000~3000的聚丙三醇、分子量为2000~3000的氧化乙烯/氧化丙烯嵌段共聚三醇中的一种；扩链剂为非离子扩链剂1，4- 丁二醇、1，6-己二醇、新戊二醇中的一种与阴离子扩链剂二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸中的一种的混合物； 端烃基聚硅氧烷线性体为分子量为1500~2500的端羟烃基聚二甲基硅氧烷或分子量为1500~2500的α，ω - 二氨丙基封端聚二甲基硅氧烷中的一种； 氟烃基醇为全氟烷基链长为C4~C12的全氟烷基乙基醇中的一种或两种以上的混合，C4~C12的全氟烷基乙基醇的分子式为F(CF2)nCH2CH2OH中，η为4_12 ； 本文档来自技高网...

【技术保护点】
低温高弹型拒水防污水性聚氨酯涂饰剂乳液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）原料准备：聚合单体、改性剂、辅助剂和水；其中：聚合单体包括聚醚三醇、聚醚二醇、二异氰酸酯、扩链剂；改性剂为端烃基聚硅氧烷线性体、氟烃基醇；辅助剂包括聚合催化剂、反应终止剂、中和剂、稀释剂；聚醚二醇为分子量为1500～3000的聚丙二醇、分子量为1500～3000的端聚氧乙烯基聚丙二醇、分子量为1500～3000的氧化乙烯/氧化丙烯嵌段共聚二醇、分子量为1500～3000的四氢呋喃/氧化乙烯共聚二醇、分子量为1500～3000的聚四氢呋喃二醇中的一种或两种；聚醚三醇为分子量为2000～3000的聚丙三醇、分子量为2000～3000的氧化乙烯/氧化丙烯嵌段共聚三醇中的一种；扩链剂为非离子扩链剂1,4?丁二醇、1,6?己二醇、新戊二醇中的一种与阴离子扩链剂二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸中的一种的混合物；端烃基聚硅氧烷线性体为分子量为1500～2500的端羟烃基聚二甲基硅氧烷或分子量为1500～2500的α,ω?二氨丙基封端聚二甲基硅氧烷中的一种；氟烃基醇为全氟烷基链长为C4～C12的全氟烷基乙基醇中的一种或两种以上的混合，C4～C12的全氟烷基乙基醇的分子式为F(CF2)nCH2CH2OH中，n为4?12；各组分的摩尔份数为：二异氰酸酯10、聚醚三醇0.2～0.3、聚醚二醇0.9～1.2、端烃基聚硅氧烷线性体0.3～0.6、氟烃基醇0.9～1.2，其中聚醚三醇、聚醚二醇、端烃基聚硅氧烷线性体三者摩尔份数之和为1.6～2.0，非离子扩链剂的摩尔份数与阴离子扩链剂的摩尔份数之和为[10?1.0?(聚醚三醇的摩尔份数×1.5+聚醚二醇的摩尔份数+端烃基聚硅氧烷线性体的摩尔份数)]～[10?0.8?(聚醚三醇的摩尔份数×1.5+聚醚二醇的摩尔份数+端烃基聚硅氧烷线性体的摩尔份数)]，非离子扩链剂的摩尔份数为阴离子扩链剂的摩尔份数的1.5～2.5倍；（2）聚醚三醇和聚醚二醇脱水的步骤，该步骤将聚醚三醇和聚醚二醇在真空、加热条件下进行脱水预处理；（3）预聚的步骤，该步骤将脱水处理后的聚醚三醇和聚醚二醇与端烃基聚硅氧烷线性体、二异氰酸酯在聚合催化剂的催化下进行预聚反应，制得异氰酸酯基团封端的低温高弹型拒水防污水性聚氨酯涂饰剂预聚体；（4）扩链的步骤，该步骤将异氰酸酯基团封端的低温高弹型拒水防污水性聚氨酯涂饰剂预聚体与扩链剂在稀释剂的存在下进行扩链反应，制得低温高弹型拒水防污水性聚氨酯涂饰剂中间体；（5）封端的步骤，该步骤将低温高弹型拒水防污水性聚氨酯涂饰剂中间体和氟烃基醇进行封端反应，然后加入反应终止剂使反应终止，制得低温高弹型拒水防污水性聚氨酯涂饰剂高分子；（6）乳化的步骤，该步骤将低温高弹型拒水防污水性聚氨酯涂饰剂高分子、中和剂、稀释剂、水混合并乳化，制得低温高弹型拒水防污水性聚氨酯涂饰剂乳液产品。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：权衡，雷开臣，章靖，李新平，姜会钰，黎谦，倪丽杰，朱慧慧，吴丹，韩静，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：