一种耐水解水性聚氨酯分散体及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种耐水解水性聚氨酯分散体及其制备方法。该方法是将聚合物多元醇在110-120℃，0.8-1MPa的条件下脱水1-2小时，冷却到室温；加入异氰酸酯，亲水性扩链剂和催化剂，充分搅拌下升温至60℃～65℃后反应1h～1.5h，再继续升温到70℃～75℃、80℃～85℃，反应1h～1.5h，得到水性聚氨酯预聚物；加入交联剂，在80℃～85℃反应1h～2h，然后再加入封端剂1-氨丙基-2-甲基咪唑进行封端，降温至30℃～50℃后，加入中和剂中和0.5h～1h，再细流注入蒸馏水剪切乳化，制得耐水解的水性聚氨酯；本发明所得水性聚氨酯耐水性良好，推动了水性聚氨酯的应用。
【专利说明】一种耐水解水性聚氨酯分散体及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种聚氨酯分散体，特别是涉及一种耐水解水性聚氨酯分散体及其制备方法，属于提高水性聚氨酯耐水性的方法。
【背景技术】
[0002]水性聚氨酯具有无毒、不燃、无毒、易储存、使用方便及绿色环保等优点，以其制备的涂料广泛用于轻纺、皮革、木器、塑料、建筑、造纸、汽车和工业维护等领域。近年来，随着环保法规的完善和环保意识的增强，水性聚氨酯取代溶剂型聚氨酯成为一个重要发展方向。
[0003]与溶剂型聚氨酯相比，水性聚氨酯成膜的耐介质性、耐热性和硬度都不够好，限制了它的应用。通过改性提高水性聚氨酯的耐介质性、耐热性和硬度已成为当前的研究热点。强交联作用是提高水性聚氨酯性能的一种重要方法，于单组分的水性聚氨酯体系，交联改性的方法主要是内交联法，如选择多官能团的原料，使大分子链间具有合适的交联度，但是该方法不能合成高交联度的水性聚氨酯乳液，对水性聚氨酯性能的提高有限。
【发明内容】
[0004]本发明的目的主要是针对现有技术所得水性聚氨酯耐水性较差的问题，提供了一种提高水性聚氨酯耐水性的耐水解水性聚氨酯分散体及其制备方法。
[0005]为实现本发明目的，采用如下技术方案:
[0006]一种耐水解水性聚氨酯分散体的制备方法，包括以下步骤:
[0007]a)将聚合物多元醇在110_120°C，0.8-lMPa的条件下脱水1_2小时，冷却到室温；所述聚合物多元醇为聚酯型二元醇和聚醚型二元醇的一种或多种；
[0008]b)向步骤a)产物中加入异氰酸酯，亲水性扩链剂和催化剂，充分搅拌下升温至60°C~65°C后反应Ih~1.5h，再继续升温到70V~75°C、80°C~85°C，反应Ih~1.5h,得到水性聚氨酯预聚物；所述亲水性扩链剂为含有亲水基团的多元醇；所述的催化剂为Bicat8108 ；
[0009]c)向步骤b)所得产物中加入交联剂，在80°C~85°C反应Ih~2h，然后再加入封端剂1-氨丙基-2-甲基咪唑进行封端，降温至30°C~50°C后，加入中和剂中和0.5h~lh，再细流注入蒸馏水剪切乳化，制得耐水解的水性聚氨酯；所述的交联剂为环氧树脂E-51 ；所述中和剂为二乙胺；
[0010]以水性聚氨酯预聚物质量百分比计，聚合物多元醇占50%~65%、亲水性扩链剂占2.5%~ 3.5%、催化剂占0.05%~0.10%、异氰酸酯占20%~30%，中和剂占1.5%~
3.5%;交联剂占5% -10%;封端剂占3%~7%，蒸馏水的加入量使得乳液的固含量保持在30 ~40%。
[0011] 为进一步实现本发明目的，所述多元醇为聚环氧丙烷二醇、聚己内酯二醇(PCL)、聚环氧乙烷二醇和聚四氢呋喃二醇(PTMG)中的一种或多种。[0012]所述聚四氢呋喃二醇和聚己内酯二醇的分子量为500g/mol~3000g/mol。
[0013]所述环氧树脂的环氧值为0.51。
[0014]所述含有亲水基团的多元醇为含羧基亲水扩链剂，包括二羟甲基丙酸(DMPA)或水合肼。
[0015]二异氰酸酯所含-NCO和聚合物多元醇所含-OH的物质的量比值为1.1-1.5。
[0016]所述三乙胺的加入量以达到中和度为95% -100%。
[0017]所述步骤c)中，所述蒸馏水的量为使体系中固含量30%-40%。
[0018]一种耐水解水性聚氨酯分散体，由上述制备方法制得。
[0019]相对于现有技术，本发明具有如下优点:
[0020]I)本发明1-氨丙基-2-甲基咪唑和KH-550均含有两个活泼H，其中1_氨丙基-2-甲基咪唑与预聚物中的NCO基团反应生成共价键混合网络结构，形成杂化网络结构，同时引入环氧树脂而形成交联结构，这样使得产品耐水性能稳定提高。
[0021]2)本发明在合成水性聚氨酯的过程中加入具有优异耐水性及化学稳定性的环氧树脂，进一步使合成的水性聚氨酯的耐水性达到较高的标准。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本发明实施例所得水性聚氨酯预聚物的红外光谱图。
【具体实施方式】
[0023]为更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但是本发明的实施方式不限如此。
[0024]实施例中所用原料的型号及来源如下表1:
[0025]表1
[0026]
【权利要求】
1.一种耐水解水性聚氨酯分散体的制备方法，其特征在于包括以下步骤: a)将聚合物多元醇在110-120°C，0.8-lMPa的条件下脱水1_2小时，冷却到室温；所述聚合物多元醇为聚酯型二元醇和聚醚型二元醇的一种或多种； b)向步骤a)产物中加入异氰酸酯，亲水性扩链剂和催化剂，充分搅拌下升温至60°C~65°C后反应Ih~1.511，再继续升温到701:~751:、801:~851:，反应Ih~1.5h，得到水性聚氨酯预聚物；所述亲水性扩链剂为含有亲水基团的多元醇；所述的催化剂为BicatSlOS ； c)向步骤b)所得产物中加入交联剂，在80°C~85°C反应Ih~2h，然后再加入封端剂1-氨丙基-2-甲基咪唑进行封端，降温至30°C~50°C后，加入中和剂中和0.5h~lh，再细流注入蒸馏水剪切乳化，制得耐水解的水性聚氨酯；所述的交联剂为环氧树脂E-51 ;所述中和剂为三乙胺； 以水性聚氨酯预聚物质量百分比计，聚合物多元醇占50 %~65 %、亲水性扩链剂占2.5%~3.5%、催化剂占0.05%~0.10 %、异氰酸酯占20%~30%，中和剂占1.5%~3.5%;交联剂占5% -10%;封端剂占3%~7%，蒸馏水的加入量使得乳液的固含量保持在30 ~40%。
2.根据权利要求1所述的耐水解水性聚氨酯分散体的制备方法，其特征在于:所述多元醇为聚环氧丙烷二醇、聚己内酯二醇(PCL)、聚环氧乙烷二醇和聚四氢呋喃二醇(PTMG)中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的耐水解水性聚氨酯分散体的制备方法，其特征在于:所述聚四氢呋喃二醇和聚己内酯二醇的分子量为500g/mol~3000g/mol。
4.根据权利要求1所述的耐水解水性聚氨酯分散体的制备方法，其特征在于:所述环氧树脂的环氧值为0.51。
5.根据权利要求1所述的耐水解水性聚氨酯分散体的制备方法，其特征在于:所述含有亲水基团的多元醇为含羧基亲水扩链剂，包括二羟甲基丙酸(DMPA)或水合肼。
6.根据权利要求1或2所述的耐水解水性聚氨酯分散体的制备方法，其特征在于:二异氰酸酯所含-NCO和聚合物多元醇所含-OH的物质的量比值为1.1-1.5。
7.根据权利要求1所述的耐水解水性聚氨酯分散体的制备方法，其特征在于:所述三乙胺的加入量以达到中和度为95% -100%。
8.根据权利要求1所述的耐水解水性聚氨酯分散体的制备方法，其特征在于:所述步骤c)中，所述蒸馏水的量为使体系中固含量30% -40%。
9.一种耐水解水性聚氨酯分散体，其特征在于其由权利要求1-8任一项所述制备方法制得。
【文档编号】C08G18/83GK103980461SQ201410223217
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月23日 优先权日:2014年5月23日
【发明者】曹喜民, 彭晓宏, 李建军, 郑雯, 张雅胜, 关仲翔 申请人:清远市美乐仕油墨有限公司, 华南理工大学