一种水性聚氨酯树脂及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种水性聚氨酯树脂及其制备方法。该水性聚氨酯树脂主要由以下重量份数的原料制备而成：聚四氢呋喃醚二元醇80-100份，聚醚多元醇80-100份，二异氰酸酯50-60份，二羟甲基丁酸10-20份，辛酸亚锡0.02-0.05份，1,6-己二醇1-2份，二甲基氨基乙醇5-10份，异佛尔酮二胺2-5份。其制备方法主要包括以下步骤：预聚反应、扩链反应、降温乳化，即得所述聚氨酯树脂。本发明经过扩链剂加成和聚合反应，制得具有柔软性和延伸性良好的聚氨酯树脂。与现有技术相比，本发明所述聚氨酯树脂，物理性能更好，成膜性优，手感和延伸性更好。
【专利说明】一种水性聚氨酯树脂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于化工【技术领域】，具体涉及一种水性聚氨酯树脂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]聚氨酯(PU)是指主链上含有大量氨基甲酸酯基团(-NHC00-)的高聚物聚氨基甲酸酯(Polyurethane)的简称。因其表现出优异的物化性能，已被广泛应用于人造革,真皮等行业，是一种多功能聚合物材料，成为社会经济发展中不可缺少的一类高分子材料。
[0003]聚氨酯树脂主要分为油性聚氨酯树脂和水性聚氨酯树脂。油性聚氨酯树脂是将高聚物聚氨基甲酸酯溶于二甲基酰胺(DMF)，甲苯等有机溶剂而得到。水性聚氨酯树脂是将高聚物聚氨基甲酸酯分散于水中而制的。在目前的制革企业中，90%以上还是使用油性聚氨酯树脂，只有不到10%的企业在使用水性聚氨酯树脂。
[0004]油性聚氨酯树脂含有大量的二甲基酰胺(DMF)，甲苯等有机溶剂，在制造过程中对周围环境和现场操作人员的身体健康造成很大伤害。由于化学溶剂大多数易燃易爆，容易引起火灾，因此油性树脂成为制革行业“三高”的头号威胁。另外，油性聚氨酯树脂制作的产品，在不添加阻燃剂的情况下，也不具有阻燃的性能。
[0005]现行的水性聚氨酯树脂的制备方法是将低聚物多元醇和二异氰酸酯在一定的温度下反应制得聚氨酯预聚体，然后加入小分子扩链剂进行扩链反应，再加入亲水性扩链剂使预聚体变成亲水性预聚体，用成盐试剂进行中和反应，使聚氨酯预聚体具有离子型，然后加水分散乳化，再加入小分子扩链剂进行水中后扩链反应，制得水性聚氨酯分散液。
[0006]现有的配方工艺生产的产品，因为有的选材不合适，有的因为材料配比不合适，而造成的环保性能不好、柔软 度不够、还有延伸性不够高。
[0007]然而随着社会的发展，人们对于产品的环保性、柔软度和延伸性要求更加高，现有的技术配方和制备方法生产出来的产品已经不足以满足人们越来越多样化的需求，现有技术生产的聚氨酯树脂用于制革行业存在的这些缺点，很多产品达不到这种多样化的要求，因此生产柔软度和延伸性较好而且环保的水性聚氨酯树脂就成为人们的迫切需求。
【发明内容】
[0008]为解决上述技术问题，本发明提供了一种水性聚氨酯树脂及其制备方法。
[0009]本发明所述水性聚氨酯树脂主要由以下重量份数的原料制备而成:
聚四氢呋喃醚二元醇80-100份，
聚醚多元醇80-100份，
二异氰酸酯50-60份，
二羟甲基丁酸10-20份，
辛酸亚锡0.02-0.05份，
I,6-己二醇1-2份，
二甲基氨基乙醇5-10份，异佛尔酮二胺2-5份。
[0010]所述聚四氢呋喃醚二元醇的数均分子量为1000-2000。
[0011]所述聚醚多元醇的数均分子量为1000-2000。
[0012]所述二异氰酸酯的数均分子量为168-262。
[0013]优选的，所述二异氰酸酯选自1，6_己二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种。
[0014]进一步优选的，所述二异氰酸酯为二环己基甲烷二异氰酸酯。
[0015]本发明所述水性聚氨酯树脂的制备方法主要包括以下步骤:
(1).预聚反应:将聚四氢呋喃醚二元醇，聚醚多元醇，二异氰酸酯混合，在80-90°C反应2-3小时，合成端基带有异氰酸官能团的预聚体；
(2).扩链反应:降温至60-70°C后再加入催化剂辛酸亚锡，亲水扩链剂二羟甲基丁酸、
I,6-己二醇， 在70-80°C下保温2-3小时，丙酮调节粘度；
(3).降温乳化:降温至60-70°C后出料，然后加入二甲基氨基乙醇，异佛尔酮二胺以及水进行乳化，即得所述聚氨酯树脂。
[0016]本发明将特定分子量的聚四氢呋喃醚二元醇，聚醚多元醇，与二异氰酸酯反应，经过扩链剂加成和聚合反应，制得具有柔软性和延伸性良好的聚氨酯树脂。与现有技术相比，本发明所述聚氨酯树脂，物理性能更好，成膜性优，手感和延伸性更好。
【具体实施方式】
[0017]实施例一
本实施例用于说明本发明提供的水性聚氨酯树脂的制备方法。
[0018]1.预聚反应:将80kg均分子量为1000的聚四氢呋喃醚二元醇，80kg均分子量为1000的聚醚多元醇，50kg二异氰酸酯混合，在80°C反应2小时，合成端基带有异氰酸官能团的预聚体。
[0019]2.扩链反应:降温至60°C后再加入催化剂0.02kg辛酸亚锡，IOkg的亲水扩链剂二羟甲基丁酸，Ikg的1，6-己二醇，在70°C下保温2小时，丙酮调节粘度。
[0020]3.降温乳化:降温至60°C后出料，然后加入5kg的二甲基氨基乙醇，2kg的异佛尔酮二胺以及水进行乳化，便制得本发明的聚氨酯树脂。
[0021]实施例二
本实施例用于说明本发明提供的水性聚氨酯树脂的制备方法。
[0022]1.预聚反应:将IOOkg均分子量为2000的聚四氢呋喃醚二元醇，IOOkg均分子量为2000的聚醚多元醇，60kg 二异氰酸酯混合，在90°C反应3小时，合成端基带有异氰酸官能团的预聚体。
[0023]2.扩链反应:降温至70°C后再加入催化剂0.05kg辛酸亚锡，20kg的亲水扩链剂二羟甲基丁酸，2kg的1，6-己二醇，在80°C下保温3小时，丙酮调节粘度。
[0024]3.降温乳化:降温至70°C后出料，然后加入IOkg的二甲基氨基乙醇，5kg的异佛尔酮二胺以及水进行乳化，便制得本发明的聚氨酯树脂。
[0025]实施例三
本实施例用于说明本发明提供的水性聚氨酯树脂的制备方法。[0026]1.预聚反应:将90kg均分子量为1500的聚四氢呋喃醚二元醇，90kg均分子量为1500的聚醚多元醇，55kg二异氰酸酯混合，在85°C反应2.5小时，合成端基带有异氰酸官能团的预聚体。
[0027]2.扩链反应:降温至65°C后再加入催化剂0.04kg辛酸亚锡，15kg的亲水扩链剂二羟甲基丁酸，1.5kg的1，6-己二醇，在75°C下保温2.5小时，丙酮调节粘度。
[0028]3.降温乳化:降温至65°C后出料,然后加入7.5kg的二甲基氨基乙醇,3.5kg的异佛尔酮二胺以及水进行乳化，便制得本`发明的聚氨酯树脂。
【权利要求】
1.一种水性聚氨酯树脂，其特征在于，主要由以下重量份数的原料制备而成: 聚四氢呋喃醚二元醇80-100份， 聚醚多元醇80-100份， 二异氰酸酯50-60份， 二羟甲基丁酸10-20份， 辛酸亚锡0.02-0.05份， 1.6-己二醇1-2份， 二甲基氨基乙醇5-10份， 异佛尔酮二胺2-5份。
2.如权利要求1所述水性聚氨酯树脂，其特征在于，所述聚四氢呋喃醚二元醇的数均分子量为1000-2000。
3.如权利要求1所述水性聚氨酯树脂，其特征在于，所述聚醚多元醇的数均分子量为1000-2000。
4.如权利要求1所述水性聚氨酯树脂，其特征在于，所述二异氰酸酯的数均分子量为168-262。
5.如权利要求4所述水性聚氨酯树脂，其特征在于，所述二异氰酸酯选自1，6_己二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、 二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种。
6.如权利要求5所述水性聚氨酯树脂，其特征在于，所述二异氰酸酯为二环己基甲烷二异氰酸酯。
7.如权利要求1-6所述水性聚氨酯树脂的制备方法，其特征在于，主要包括以下步骤: (1).预聚反应:将聚四氢呋喃醚二元醇，聚醚多元醇，二异氰酸酯混合，在80-90°C反应2-3小时，合成端基带有异氰酸官能团的预聚体； (2).扩链反应:降温至60-70°C后再加入催化剂辛酸亚锡，亲水扩链剂二羟甲基丁酸、I, 6-己二醇，在70-80°C下保温2-3小时，丙酮调节粘度； (3).降温乳化:降温至60-70°C后出料，然后加入二甲基氨基乙醇，异佛尔酮二胺以及水进行乳化，即得所述聚氨酯树脂。
【文档编号】C08G18/48GK103450440SQ201310394166
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年9月3日 优先权日:2013年9月3日
【发明者】马金明, 刘杰华, 马福兰, 闫克辉, 刘文峰, 孙海园, 刘娅林, 胡新霞, 王金明, 刘晓民 申请人:山东天庆科技发展有限公司