專利名稱：一種納米陰離子型聚氨酯復(fù)合水乳膠的制備方法
專利說明一種納米陰離子型聚氨酯復(fù)合水乳膠的制備方法 本發(fā)明涉及化工技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種納米陰離子型聚氨酯復(fù)合水乳膠的制備方法。單組分聚氨酯水乳膠普遍存在耐水性較差、強(qiáng)度較低的弱點(diǎn)，這給其應(yīng)用帶來了很大的限制。此外，通常的陰離子型聚氨酯水分散體多為低黏度液體，固含量低，易于流動(dòng)，在非水平基面上使用易造成厚薄不均，而且還產(chǎn)生流掛，影響應(yīng)用效果。本發(fā)明通過在納米材料與陰離子型聚氨酯水分散體原位復(fù)合極大地改善了其耐水性與粘接強(qiáng)度；并通過加入一種體架材料使其成為具有觸變性的、易于涂抹的粘稠液體或膏狀體，在非水平基面上使用不產(chǎn)生厚薄不均與流掛現(xiàn)象，使用十分方便。本發(fā)明的目的在于提供一種新型的高強(qiáng)度納米陰離子型聚氨酯復(fù)合水乳膠的制備方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，設(shè)計(jì)一種新型的高強(qiáng)度納米陰離子型聚氨酯復(fù)合水乳膠的制備方法，一種納米陰離子型聚氨酯復(fù)合水乳膠，由二異氰酸酯(A)、具有活性氨基和以及或羥基的化合物(B)、納米材料(C)、含羧基二元醇(D)、中和劑(E)、體架材料(F)等物質(zhì)反應(yīng)合成。二異氰酸酯(A)是脂肪族或芳香族的，可以是TDI-100、TDI-80、MDI、HMDI、IPDI、HDI、NDI、XDI等。具有活性氨基和、或羥基的化合物(B)含有兩個(gè)活性氨基和、或羥基的大分子或低分子可以是聚醚、聚酯、乙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、甲基丙二醇、乙二胺、三乙烯二胺、一縮二乙二醇等。納米材料(C)可以是納米SiO2、納米TiO2、納米ZnO、納米CaCO3、納米Al2O3、納米蒙脫土、納米黏土等無機(jī)納米材料，比較常用的是納米SiO2、納米TiO2、納米ZnO、納米CaCO3、納米Al2O3、納米蒙脫土、納米黏土。納米材料(C)的粒度必須為10～100nm，最好在10～60nm。二元醇(D)是含有COOH基團(tuán)的小分子二元醇，可以是二羥甲基丙酸、二羥甲基丁酸。中和劑(E)可以是氫氧化鈉、氫氧化鋰等無機(jī)堿，也可以是三乙胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺等有機(jī)堿。體架材料(F)是一種分子篩粉，其化學(xué)式為Na2O·Al2O3·2SiO2·4.5H2O，主要典型物理性質(zhì)為顏色及形狀 白色、粉狀松裝密度g/ml 0.4相對(duì)結(jié)晶度％ ∽100
水吸附值％ RH-55％≥27燒失量％ 575℃，1h≤22PH值5％浮懸物≤11.5(1)脂肪族或芳香族的二異氰酸酯(A)與經(jīng)過原位復(fù)合處理的多元醇(B)納米材料(C)的部分或全部，(2)以NCO/OH(NH)＝1.5-2.5的摩爾比在40～80℃進(jìn)行預(yù)聚反應(yīng)1～6小時(shí)，(3)預(yù)聚完畢后，加入占聚合物總量的2～20％的二元醇(D)并加入與剩余異氰酸根摩爾比為0.5～0.95∶1的低分子的二元醇或二元胺類擴(kuò)鏈劑進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)1～4小時(shí)，(4)擴(kuò)鏈完畢后，將體系降溫至25～35℃，加入與二元醇(D)相匹配的中和劑(E)及全部的體架材料(F)和水乳化，(5)待乳化完全后脫去溶劑，經(jīng)研磨得到體系的PH值為6-8，可流動(dòng)的細(xì)膩粘稠狀或膏狀物。納米材料(C)是在預(yù)聚體合成前通過與多元醇原位復(fù)合的方法引入的。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，PU水乳液具有較高的含固量(45％-50％)、較高的硬度(邵A90)、良好的耐溶劑性(25℃丙酮中浸泡4小時(shí)不溶化)、耐水性(90℃浸泡半小時(shí)不開裂)、較高的粘接性能，良好的觸變性，并與其它水乳液具有良好混溶性以及可與它們形成穩(wěn)定混合物，可作為涂料、粘合劑、織物涂層劑等，值得推廣應(yīng)用。

圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
參見圖1，1為取料、2為預(yù)聚反應(yīng)、3為擴(kuò)鏈反應(yīng)、4為水乳化、5為得成品。下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
具體配方為IPDI120g；聚酯80g；乙二醇20g；納米SiO25g；DMPA20g；TEA15g；丙醇80g；DMF20g；去離子水220-380g；體架材料60g。
該種納米材料陰離子型聚氨酯復(fù)合水乳膠的制備方法如下脂肪族或芳香族的二異氰酸酯(A)與經(jīng)過原位復(fù)合處理的多元醇(B)、納米材料(C)的部分或全部，以NCO/OH(NH)＝1.5-2.5的摩爾比在40～80□進(jìn)行預(yù)聚反應(yīng)1～6小時(shí)，預(yù)聚完畢后，加入占聚合物總量的2～20％的二元醇(D)，并加入與剩余異氰酸根摩爾比為0.5～0.95∶1的低分子的二元醇或二元胺類擴(kuò)鏈劑進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)1～4小時(shí)，擴(kuò)鏈完畢后，將體系降溫至25～35□，加入與二元醇(D)相匹配的中和劑(E)、體架材料(F)及全部的水乳化，待乳化完全后脫去溶劑，得到體系的PH值為6-8，外觀為可流動(dòng)、具有觸變性的細(xì)膩膏狀物，固含量為40-50％。
權(quán)利要求
1.一種納米陰離子型聚氨酯復(fù)合水乳膠，其特征在于由二異氰酸酯(A)、具有活性氨基和以及或羥基的化合物(B)、納米材料(C)、含羧基二元醇(D)、中和劑(E)、體架材料(F)等物質(zhì)反應(yīng)合成。
2.如權(quán)利要求1所述的一種納米陰離子型聚氨酯復(fù)合水乳膠，其特征在于二異氰酸酯(A)是脂肪族或芳香族的，可以是TDI-100、TDI-80、MDI、HMDI、IPDI、HDI、NDI、XDI等。
3.如權(quán)利要求1所述的一種納米陰離子型聚氨酯復(fù)合水乳膠，其特征在于具有活性氨基和、或羥基的化合物(B)含有兩個(gè)活性氨基和、或羥基的大分子或低分子可以是聚醚、聚酯、乙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、甲基丙二醇、乙二胺、三乙烯二胺、一縮二乙二醇等。
4.如權(quán)利要求1所述的一種納米陰離子型聚氨酯復(fù)合水乳膠，其特征在于；納米材料(C)可以是納米SiO2、納米TiO2、納米ZnO、納米CaCO3、納米Al2O3納米蒙脫土、納米黏土等無機(jī)納米材料，比較常用的是納米SiO2、納米TiO2、納米ZnO、納米CaCO3、納米Al2O3、納米蒙脫土、納米黏土。
5.如權(quán)利要求1所述的一種納米陰離子型聚氨酯復(fù)合水乳膠，其特征在于納米材料(C)的粒度必須為10～100nm，最好在10～60nm。
6.如權(quán)利要求1所述的一種納米陰離子型聚氨酯復(fù)合水乳膠，其特征在于二元醇(D)是含有COOH基團(tuán)的小分子二元醇，可以是二羥甲基丙酸、二羥甲基丁酸。
7.如權(quán)利要求1所述的一種納米陰離子型聚氨酯復(fù)合水乳膠，其特征在于中和劑(E)可以是氫氧化鈉、氫氧化鋰等無機(jī)堿，也可以是三乙胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺等有機(jī)堿。
8.如權(quán)利要求1所述的一種納米陰離子型聚氨酯復(fù)合水乳膠，其特征在于體架材料(F)是一種分子篩粉，其化學(xué)式為Na2O·Al2O3·2SiO2·4.5H2O，主要典型物理性質(zhì)為顏色及形狀白色、粉狀松裝密度g/ml0.4相對(duì)結(jié)晶度％∽100 水吸附值％RH-55％≥27燒失量％575℃，1h≤22 PH值5％浮懸物≤11.5
9.如權(quán)利要求1所述的一種納米陰離子型聚氨酯復(fù)合水乳膠的制備方法，其特征在于(1)取脂肪族或芳香族的二異氰酸酯(A)與經(jīng)過原位復(fù)合處理的多元醇(B)、納米材料(C)的部分或全部，(2)以NCO/OH(NH)＝1.5-2.5的摩爾比在40～80℃進(jìn)行預(yù)聚反應(yīng)1～6小時(shí)，(3)預(yù)聚完畢后，加入占聚合物總量的2～20％的二元醇(D)，并加入與剩余異氰酸根摩爾比為0.5～0.95∶1的低分子的二元醇或二元胺類擴(kuò)鏈劑進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)1～4小時(shí)，(4)擴(kuò)鏈完畢后，將體系降溫至25～35℃，加入與二元醇(D)相匹配的中和劑(E)及全部的體架材料(F)和水乳化，(5)待乳化完全后脫去溶劑，經(jīng)研磨得到體系的PH值為6-8，可流動(dòng)的細(xì)膩粘稠狀或膏狀物。
10.如權(quán)利要求1所述的一種納米陰離子型聚氨酯復(fù)合水乳膠的制備方法，其特征在于納米材料(C)是在預(yù)聚體合成前通過與多元醇原位復(fù)合的方法引入的。
全文摘要
本發(fā)明涉及化工技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種納米陰離子型聚氨酯復(fù)合水乳膠的制備方法，由二異氰酸酯(A)、具有活性氨基和以及或羥基的化合物(B)、納米材料(C)、含羧基二元醇(D)、中和劑(E)、體架材料(F)等物質(zhì)反應(yīng)合成。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，PU水乳液具有較高的含固量(45％－50％)、較高的硬度(邵A90)、良好的耐溶劑性(25℃丙酮中浸泡4小時(shí)不溶化)、耐水性(90℃浸泡半小時(shí)不開裂)、較高的粘接性能，良好的觸變性，并與其它水乳液具有良好混溶性以及可與它們形成穩(wěn)定混合物，可作為涂料、粘合劑、織物涂層劑等，值得推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)C08G18/06GK1594388SQ200410025340
公開日2005年3月16日 申請(qǐng)日期2004年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月22日
發(fā)明者白子文 申請(qǐng)人:上海高分子材料研究開發(fā)中心