專利名稱:一種水性聚氨酯乳液的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種水性聚氨酯乳液的制備方法二、背景技術(shù)近年來迅速發(fā)展起來的水性聚氨酯乳液,它們的涂膜除具有高強(qiáng)度、耐磨等優(yōu)越性能外,且對(duì)環(huán)境無污染,屬于綠色環(huán)保產(chǎn)品。由于水性聚氨酯樹脂分子內(nèi)存在氨基甲酸酯鍵和脲鍵,所以水性聚氨酯涂料的粘接強(qiáng)度、韌性、耐磨性、耐化學(xué)藥品及耐久性等都十分優(yōu)異,發(fā)達(dá)國家正進(jìn)行大力研究。
水性聚氨酯乳液的制備方法報(bào)道也很多,這里僅對(duì)本發(fā)明的相關(guān)專利U.S.Pat.5,169,895,December 8,1992.技術(shù)特征作敘述。現(xiàn)有技術(shù)將聚酯多元醇或聚醚多元醇和含親水基團(tuán)的有機(jī)化合物二羥甲基丙酸與異氰酸酯在溶劑中在催化劑存在下于80℃反應(yīng)2小時(shí),冷卻到60℃,再和三乙胺、己異氰酸酯縮二脲反應(yīng),做成的預(yù)聚體再加入到水中在表面活性劑存在下,攪拌幾分鐘后加入擴(kuò)鏈劑水合肼,結(jié)果產(chǎn)生PH=7.62~8.17,粘度305~1170mPa·S,固含量為27~35%的聚氨酯水性分散體,這種水性分散體于40℃在100%相對(duì)濕度下濕老化7天后形狀和性能沒有變化,拉伸強(qiáng)度為7~8Mpa,伸長(zhǎng)率50~95%孔尼格(koneig)硬度50~95。
從前面的數(shù)據(jù)看;現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的聚氨酯水性分散體屬于一種硬性分散體,它的拉伸強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率都比較低。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于制備耐磨、耐折疊、耐低溫性能好、光澤度高、和水性丙烯酸樹脂相容性佳的水性聚氨酯乳液,具體說來就是要提高現(xiàn)有技術(shù)的拉伸強(qiáng)度和伸長(zhǎng)度,保證皮革涂飾、包裝材料涂層和水性涂料等領(lǐng)域的需要。
本發(fā)明將聚酯多元醇和聚醚多元醇與異佛爾酮二異氰酸酯在月桂酸二丁基錫催化劑存在下,按比例異氰酸酯∶多元醇=2.7~3.2∶1(摩爾比),聚酯多元醇與聚醚多元醇的摩爾比為50~30∶50~70;催化劑為預(yù)聚體總量的萬分之二,于75~80℃反應(yīng)1小時(shí)得到預(yù)聚體。繼之加入含有親水基團(tuán)的化合物二羥甲基丙酸,對(duì)應(yīng)于0.1mol多元醇的量,加入量為0.09mol,同時(shí)加入助溶劑N-甲基吡咯烷酮或丙酮(對(duì)應(yīng)于乳液總重量為約3~4%),于65~70℃反應(yīng)2小時(shí),以0.1mol多元醇為基礎(chǔ),接著加入0.09mol的三乙胺中和反應(yīng),中和好的預(yù)聚體加入到300~400g水中乳化分散,加完后維持10分鐘。繼之加入2.5~3g胺擴(kuò)鏈劑擴(kuò)鏈,加料時(shí)間10~15min,加完后再攪拌30min,經(jīng)消泡、過濾制得一種水性聚氨酯乳液。
本發(fā)明所用的聚酯多元醇是分子量為1000的聚己二酸新戊二醇酯。當(dāng)然也可用聚己二酸丁二醇酯,但結(jié)果沒有聚己二酸新戊二醇酯好。
聚醚多元醇是分子量為1000的聚四氫呋喃醚。
擴(kuò)鏈劑可從乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺中任選一種,其中乙二胺較好。
按照本發(fā)明制備的水性聚氨酯乳液固含量為30~35%,PH=6.5~8.0,粘度10~50mPa·S,拉伸強(qiáng)度15~50Mpa,斷裂伸長(zhǎng)率為380~600%。
具體實(shí)施例方式
為了更好的實(shí)施本發(fā)明特舉例說明之,但不是對(duì)本發(fā)明的限制。
實(shí)施例1向裝備有溫度計(jì)、攪拌器、回流冷凝器和滴液漏斗的500ml燒瓶?jī)?nèi)盛入40g聚己二酸新戊二醇酯,60g聚四氫呋喃醚,64g異佛爾酮二異氰酸酯和0.04g月桂酸二丁基錫,于78℃反應(yīng)1小時(shí)得到預(yù)聚體。
繼之加入12g含有親水基團(tuán)的二羥甲基丙酸和15g助溶劑N-甲基吡咯烷酮,于68℃反應(yīng)2小時(shí)。
接著加入9g三乙胺進(jìn)行中和,將中和好的預(yù)聚體溶液加入到340g水中分散,加完后維持10分鐘,再加入3g乙二胺擴(kuò)鏈,加料時(shí)間為13min,加完再攪拌30min,經(jīng)消泡、過濾制得一種水性聚氨酯乳液,其固含量為33%,PH=7.4,粘度30mPa·S,拉伸強(qiáng)度40Mpa,斷裂伸長(zhǎng)率450%。
實(shí)施例2除加入50g聚己二酸新戊二醇酯,50g聚四氫呋喃醚,60g異佛爾酮二異氰酸酯,制備預(yù)聚體的反應(yīng)溫度為75℃,加入12g二羥甲基丙酸;20gN-甲基吡咯烷酮,于70℃反應(yīng)2小時(shí),預(yù)聚體溶液加入380g水中,加料時(shí)間25min。2.5g乙二胺擴(kuò)鏈,加料時(shí)間10min外,其他和實(shí)例1一樣操作,所制得的水性聚氨酯乳液其固含量為30%,PH=7.3,粘度10mPa·S,拉伸強(qiáng)度15Mpa,斷例伸長(zhǎng)率600%。
實(shí)施例3除加入30g聚己二酸新戊二醇酯,70g聚四氫呋喃醚,71g異佛爾酮二異氰酸酯,制備預(yù)聚體的反應(yīng)溫度為80℃,18gN-甲基吡咯烷酮,于65℃反應(yīng)2小時(shí),預(yù)聚體溶液加入330g水中,加料時(shí)間30min。3g二乙烯三胺擴(kuò)鏈,在15min內(nèi)加完外,其他操作和實(shí)例1完全一樣。結(jié)果固含量為35%,PH=7.5,粘度35mPa·S,拉伸強(qiáng)度50Mpa,斷裂伸長(zhǎng)率380%。
權(quán)利要求
1.一種水性聚氨酯乳液的制備方法,其特征在于制造過程包括a、聚酯多元醇和聚醚多元醇與異佛爾酮二異氰酸酯在月桂酸二丁基錫催化劑存在下,按比例異氰酸酯∶多元醇=2.7~3.2∶1摩爾比,聚酯多元醇與聚醚多元醇的摩爾比為50~30∶50~70,催化劑為預(yù)聚體總重量的萬分之二,于75~80℃反應(yīng)1小時(shí)得到預(yù)聚體;b、以0.1mol多元醇為基礎(chǔ),繼之加入含有親水基團(tuán)的化合物二羥甲基丙酸0.09mol和占乳液總重量3~4%的助溶劑N-甲基吡咯烷酮,于65~70℃反應(yīng)2小時(shí);c、以0.1mol多元醇為基礎(chǔ),加入0.09mol三乙胺中和預(yù)聚體,并將此預(yù)聚體加入到300~400g水中乳化,在25~30min內(nèi)加完,加完后再維持10min;d、繼之加入2.5~3g胺擴(kuò)鏈劑,加料時(shí)間為10~15min,加完后再攪拌30min,經(jīng)消泡、過濾,制得一種水性聚氨酯乳液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水性聚氨酯乳液的制備方法,其特征在于所述的聚酯多元醇是分子量為1000的聚己二酸新戊二醇酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水性聚氨酯乳液的制備方法,其特征在于所述的聚醚多元醇是分子量為1000的聚四氫呋喃醚。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水性聚氨酯乳液的制備方法,其特征在于所述的胺擴(kuò)鏈劑是乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺中任選一種。
全文摘要
本發(fā)明將聚酯元醇和聚醚多元醇與異佛爾酮二異氰酸酯在月桂酸二丁基錫催化劑存在下,按比例異氰酸酸∶多元醇=2.7~3.2∶1摩爾比,在75~80℃反應(yīng)1小時(shí)得到預(yù)聚體,接著再加入含親水基團(tuán)的二羥甲基丙酸和助溶劑N-甲基吡咯烷酮,反應(yīng)2小時(shí),經(jīng)三乙胺中和,滴加到水中,并加入胺擴(kuò)鏈劑擴(kuò)鏈,經(jīng)消泡、過濾制得一種水性聚氨酯乳液,其固含量為30~35%,pH=6.5~8.0,粘度10~50MPa·S,拉伸強(qiáng)度15~50MPa,斷裂伸長(zhǎng)率308~600%。
文檔編號(hào)C08G18/72GK1740206SQ200510029860
公開日2006年3月1日 申請(qǐng)日期2005年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月22日
發(fā)明者范福庭, 沈劍, 張永德, 季天明 申請(qǐng)人:上海市合成樹脂研究所