一种无溶剂高物性水性聚氨酯及其制备方法与流程

本发明属于水性聚氨酯领域，具体涉及一种无溶剂高物性水性聚氨酯及其制备方法。

背景技术：

1、水性聚氨酯(wpu)以性能优良、生态环境友好和使用安全性等优势，在皮革、纺织、胶黏剂、涂料等领域得到了广泛应用。然而水性聚氨酯在合成过程中，为保证生产的顺利进行，会不可避免的使用有机溶剂。虽然所用溶剂多为低沸点有机溶剂(如丙酮)，在生产的后续阶段可以通过减压蒸馏等方式脱除。但这不仅消耗了大量的有机溶剂和能量，增加了工艺流程，而且体系中会残留部分可挥发的有机溶剂，在后续使用过程中仍然会对环境造成污染。

2、因此，只有在水性聚氨酯的生产过程中不添加任何溶剂，即采用无溶剂法进行水性聚氨酯的制备，才可使水性聚氨酯成为真正的绿色产品，同时节约大量的有机溶剂和降低生产能耗，具备显著的经济效益。

3、申请公布号为：cn 115260436 a的专利申请公开了一种高固含无溶剂水性聚氨酯树脂及其制备方法，该高固含无溶剂水性聚氨酯树脂不含任何有机溶剂，在耐碱性、耐温性和稳定性等方面均具有良好的性能。但其存在制备工序复杂的缺点，且抗热粘性、低温性能较差，不适用于真皮涂饰。

技术实现思路

1、基于上述技术背景，本发明的主要目的在于提供一种无溶剂高物性水性聚氨酯及其制备方法，以克服现有技术中的不足。

2、为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

3、本发明第一方面在于提供一种无溶剂高物性水性聚氨酯，所述无溶剂高物性水性聚氨酯由异氰酸酯、二元醇、亲水性扩链剂、催化剂、中和剂、胺类扩链剂和水制得；

4、所述异氰酸酯、二元醇、亲水性扩链剂、催化剂、中和剂、胺类扩链剂和水的质量比为(20～35)：(40～55)：(1～3)：(0.02～0.06)：(1～2.5)：(2～3)：(130～200)。

5、优选地，所述异氰酸酯、二元醇、亲水性扩链剂、催化剂、中和剂、胺类扩链剂和水的质量比为(25～31)：(45～50)：(1.5～2.5)：(0.03～0.05)：(1.5～2)：2.5：(140～170)。

6、优选地，所述异氰酸酯选自异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种；

7、所述二元醇选自聚己内酯二元醇、聚碳酸酯二元醇、聚四氢呋喃醚二醇和聚环氧丙烷二元醇中的一种或几种；

8、所述亲水性扩链剂选自二羟甲基丙酸、2,2-二羟甲基丁酸和n-甲基二乙醇胺中的一种或几种；

9、所述催化剂选自有机铋催化剂中的一种或几种；

10、所述中和剂选自氨水、氢氧化钠和三乙胺中的一种或几种；

11、所述胺类扩链剂选自水合肼、乙二胺、二乙烯三胺和聚醚三胺中的一种或几种。

12、更优选地，所述异氰酸酯为二环己基甲烷二异氰酸酯；

13、所述二元醇为聚碳酸酯二元醇和聚四氢呋喃醚二醇的混合物；

14、所述亲水性扩链剂为二羟甲基丙酸；

15、所述催化剂为异辛酸铋；

16、所述中和剂为三乙胺；

17、所述胺类扩链剂为乙二胺和水合肼中的一种或两种。

18、进一步优选地，所述二元醇为聚碳酸酯二元醇和聚四氢呋喃醚二醇的混合物，聚碳酸酯二元醇和聚四氢呋喃醚二醇的质量比为1:2；

19、胺类扩链剂为乙二胺和水合肼的混合物，乙二胺和水合肼的质量比优选为1.5:1。

20、本发明第二方面在于提供一种制备本发明第一方面所述无溶剂高物性水性聚氨酯的方法，所述方法包括以下步骤：

21、将脱水后的二元醇降温后，加入异氰酸酯和亲水性扩链剂，升温反应一段时间后加入催化剂继续进行反应，然后降温加入中和剂进行中和，随后加水分散均匀后，加入胺类扩链剂进行扩链反应，即得无溶剂高物性水性聚氨酯。

22、优选地，将二元醇于100～115℃下真空脱水，真空脱水后水分含量控制在0.05％以下。

23、优选地，将脱水后的二元醇降温至55～65℃，加入异氰酸酯和亲水性扩链剂，然后升温至85～95℃反应0.5～2h，随后加入催化剂继续反应2～4h。

24、优选地，加入催化剂反应完成后，降温至45～55℃后加入中和剂进行中和反应，然后加入水分散1～5min。

25、优选地，所述扩链反应的温度为45～55℃，扩链反应时间为0.5～2h。

26、本发明所具有的有益效果：

27、(1)本发明所述的无溶剂高物性水性聚氨酯完全不含任何有机溶剂，符合绿色环保要求，采用该无溶剂高物性水性聚氨酯涂覆后的合成革压花抗切性能和耐曲折性能优异，同时具有优异的防热粘性能和压花离板性能(压花离板性能是指皮革压花后与压花板之间的黏离程度)，压花抗切性能(压花抗切性能是指皮革经压花工序后，皮革涂层被切断的程度)可达到5级，防热粘效果显著，经无溶剂高物性水性聚氨酯涂覆后的合成革于80℃保温1h后，完全不粘，皮胚对叠后可轻易撕开；适用于真皮涂饰。

28、(2)本发明在制备过程中不添加任何有机溶剂，避免后续脱除溶剂的过程，制备工序简单，有效降低制备成本和能耗；所制备的无溶剂高物性水性聚氨酯具有优异的耐热性能，经该水性聚氨酯涂覆后的皮革在高温压花后，涂层不软化发粘，同时涂层具有良好的机械性能，由于涂层具有很低的玻璃化转变温度，低温下仍然保持橡胶态，所以具有良好的耐低温曲折性能。

技术特征：

1.一种无溶剂高物性水性聚氨酯，其特征在于，所述无溶剂高物性水性聚氨酯由异氰酸酯、二元醇、亲水性扩链剂、催化剂、中和剂、胺类扩链剂和水制得；

2.根据权利要求1所述的无溶剂高物性水性聚氨酯，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的无溶剂高物性水性聚氨酯，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的无溶剂高物性水性聚氨酯，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的无溶剂高物性水性聚氨酯，其特征在于，

6.一种制备权利要求1至5之一所述无溶剂高物性水性聚氨酯的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

技术总结
本发明属于水性聚氨酯领域，具体涉及一种无溶剂高物性水性聚氨酯及其制备方法。所述无溶剂高物性水性聚氨酯由异氰酸酯、二元醇、亲水性扩链剂、催化剂、中和剂、胺类扩链剂和水制得，其中，异氰酸酯、二元醇、亲水性扩链剂、催化剂、中和剂、胺类扩链剂和水的质量比为(20～35)：(40～55)：(1～3)：(0.02～0.06)：(1～2.5)：(2～3)：(130～200)。该无溶剂高物性水性聚氨酯完全不含任何溶剂，绿色环保，经该无溶剂高物性水性聚氨酯涂覆后的合成革具有优异的压花抗切性能，同时又具有良好的防热粘效果。所述无溶剂高物性水性聚氨酯在制备过程中不添加任何溶剂，避免脱除溶剂过程，制备工序简单。

技术研发人员：伍一峥,杨斯盛,甘涛
受保护的技术使用者：达威水基聚氨酯（上海）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15