專利名稱：：高含量水性聚氨酯乳液及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種紡織品涂層用水性聚氨酯乳液及制備方法，特別是涉及一種耐水壓性好的高含量水性聚氨酯乳液及制備方法。
背景技術(shù)：
：隨著社會的發(fā)展，環(huán)保越來越受到人們的重視，水性產(chǎn)品對環(huán)境無污染、對人體無傷害，所以水性聚氨酯代替溶劑型聚氨酯已成為必然趨勢。目前一般的水性聚氨酯乳液含固量是在20-35%之間。能用于紡織品涂層的水性聚氨酯乳液含固量達到40%的產(chǎn)品也少見，英國Baxenden公司的fIT-769,含固量為40%,但并不適用于提高紡織品耐水壓性。中國專利CN1718606A公開了一種"水性聚氨酯乳液、其制造方法及用途"，其固量為3諷左右，用于水性涂料或水性印塌油墨。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種紡織品涂層用水性聚氨酯乳液及制備方法，特別是提供一種射水壓性好，牢度、射磨、耐洗性好的高含量水性聚氨酯乳液及制備方法。本發(fā)明水性聚氨酯乳液原料重量配比A、氫化二苯基甲烷二異氰酸酯(HJfl)I)B、脂肪族二胺基磺酸鈉鹽(當(dāng)量220)C、線性雙羥烷基硅氧烷(分子量IOOO)D、二聚酸聚酯二元醇(分子量2000)E、2-甲基-2，4戊二醇F、1,3環(huán)己二醇G、擴鏈劑100-12020-3050-7040"7035-4525-356—10H、脂肪醇聚氧乙烯醸TO75-10J、去離子水220"291經(jīng)預(yù)聚反應(yīng)、擴鏈反應(yīng)、乳化反應(yīng)工藝制成；產(chǎn)品化學(xué)指標如下外觀白色乳液離子性陰pH值8±1含固量55±1%擴鏈劑(G)可以選擇乙二胺或1,4-丁二醇其一或二者混合使用。上述提到的脂肪族二胺基磺酸鈉鹽(當(dāng)量220),可以選擇degussa公司的VESTAMINA95。線性雙羥烷基硅氧烷(分子量1000)可以選擇羅地亞公司的Rhodrsil1647。二聚酸聚酯二元醇(分子量2000)可以選擇UNIQEMA公司的長鏈二聚酸聚酯二元醇PRIPLAST3190。脂肪醇聚氧乙烯醚T07，是異構(gòu)C13脂肪醇醚(7EO),為德國巴斯夫(BASF)公司產(chǎn)品Lutenso，T07。本發(fā)明水性聚氨酯乳液制備方法原料重量配比如前所述；制備方法(l)預(yù)聚反應(yīng)將(A)氫化二苯基甲烷二異氰酸酯、(C)線性雙羥烷基硅氧烷、(D)二聚酸聚酯二元醇加入反應(yīng)釜中，升溫至70-90"C反應(yīng)2—4小時，然后加入(B〉脂肪族二胺基磺酸鈉鹽、(E)2-甲基-2，4戊二醇、(F)1，3環(huán)己二醇反應(yīng)2—5小時；(2)擴鏈反應(yīng)上述預(yù)聚體中加入(G)擴鏈劑，在50"801C反應(yīng)2-3小時，降溫至40土51C;(3)乳化反應(yīng)加入(H)脂肪醇聚氧乙烯醚T07和(J)去離子水，使用高速分散機快速分散，得產(chǎn)品。本發(fā)明水性聚氨酯乳液生產(chǎn)簡單方便，生產(chǎn)成本低，固含量高達到55%,射水壓好，牢度、財磨、耐洗性好，水性環(huán)保。本發(fā)明選擇的原料氫化二苯基甲烷二異氰酸酯具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)，合成過程中環(huán)狀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,形成高聚物后仍能存在,此結(jié)構(gòu)可以增加產(chǎn)品的剛性，彈性好，財水、耐溶劑、耐磨性能得到增強的同時可以改善涂層蓬松感；普通聚酯中酯鍵容易水解，產(chǎn)生斷鏈，產(chǎn)品不穩(wěn)定，而本發(fā)明選用二聚酸聚酯二元醇具有36個碳，柔韌性極佳，同時又具有二聚酸特殊結(jié)構(gòu)，涂層乳液耐水解性得到很大加強，乳液穩(wěn)定性得到提高；線性雙羥烷基硅氧烷提供柔滑鏈段，硅氧垸結(jié)構(gòu)具有特殊性，它是由硅原子和氧原子交替組成穩(wěn)定骨架的高分子。聚硅氧烷其主鏈-Si~0-Si-屬于無機結(jié)構(gòu)，其鍵能遠遠高于C"C鍵的鍵能，Si-C鍵的鍵能也比較高，單純的熱運動很難使Si"0鍵和Si《鍵發(fā)生斷裂，因而聚硅氧烷具有良好的熱穩(wěn)定性。另外硅氧烷的主鏈由硅氧鍵組成，其鍵距長、鍵角和鍵能大，故硅氧烷非常柔順，其粘流活化能很小，當(dāng)溫度降低到-136匸時，聚二甲基硅氧垸還存在鏈段運動，耐低溫、耐寒性特好。其次，硅氧烷主鏈上無不飽和鍵，而Si+Si鍵對氧、臭氧及紫外線等十分穩(wěn)定，因而具有良好的耐候性。硅氧烷結(jié)構(gòu)決定其具有優(yōu)異的疏水性，他對水的接觸角與石蠟相近，因而被廣泛用作防水材料,大大減小處理后織物的透水性和吸水性,而不破壞它的透氣性、機械性及其它性能，從分子結(jié)構(gòu)觀察，線性雙羥烷基硅氧烷中羥基以o鍵與主鏈上的硅原子相連，增加了自由旋轉(zhuǎn)的空間體積，羥基的氫原子和水氫原子相互排斥，是水分子難以與親水的氧結(jié)合，因而提供了疏水效果。綜上，硅氧烷具有良好柔軟性、耐熱性、酎寒性、射候性、疏水性等；采用2-甲基-2,4戊二醇、1，3環(huán)己二醇進行擴鏈，由于含有倒鏈甲基及環(huán)狀結(jié)構(gòu)增加了產(chǎn)品分子間斥力，降低了乳液粘度，得以高含量的實現(xiàn)，同時進一步增加了酎水、財溶劑、財磨性能；選用陰離子親水基團和非離子乳化劑協(xié)同效用，乳液穩(wěn)定性得到進一步加強，發(fā)明的產(chǎn)品制得的涂層滲透性更好，與布面的結(jié)合牢度好。本發(fā)明合成中選用了不同種類的羥基原料以提高產(chǎn)品酎磨、耐水、耐洗、耐熱、耐寒等性能。該產(chǎn)品具有良好的工藝實施性，環(huán)保無污染。因為固體含量高，不但減少了合成工序、降低了生產(chǎn)成本，而且貯運安全方便，同時也減少了運輸成本。具體實施方式實施例l原料重量配比(A)氫化二苯基甲垸二異氰酸酯100、(B)脂肪族二胺基磺酸鈉鹽(當(dāng)量220)20、(C)線性雙羥烷基硅氧烷(分子量1000)50、(D)二聚酸聚酯二元醇(分子量2000)40、(E)2-甲基-2,4戊二醇35、(F)1,3環(huán)己二醇25、(G)乙二胺7、(H)脂肪醇聚氧乙烯醚T07為5、(J)去離子水220制備方法1、預(yù)聚反應(yīng)將(A)氫化二苯基甲垸二異氰酸酯、(C)線性雙羥烷基硅氧垸(分子量1000)、(D)二聚酸聚酯二元醇(分子量2000)加到反應(yīng)釜中，在75-80TC反應(yīng)3小時，然后加入(B)脂肪族二胺基磺酸鈉鹽(當(dāng)量220)、(E)2-甲基-2,4戊二醇、(F)1，3環(huán)己二醇，在75-80*€繼續(xù)反應(yīng)2小時；2、擴鏈反應(yīng)上述預(yù)聚體中加入(G)乙二胺，在65-701C反應(yīng)3小時，降溫至40"42"C;3、乳化反應(yīng)加入(H)脂肪醇聚氧乙烯醚T07和(J)去離子水，使用高速分散機快速分散,得產(chǎn)品，其固含量55.5%。該實施例選用乙二胺作擴鏈劑形成脲鍵，剛性強，財磨性優(yōu)。實施例2原料重量配比(A)氫化二苯基甲烷二異氰酸酯llO、(B)脂肪族二胺基磺酸鈉鹽(當(dāng)量220)25、(C)線性雙羥烷基硅氧烷(分子量IOOO)50、(D)二聚酸聚酯二元醇(分子量2000)50、(E)2-甲基-2,4戊二醇40、(F)1,3環(huán)己二醇30、(G)乙二胺2和1,4-丁二醇5、(H)脂肪醇聚氧乙烯醚T07為8、(J)去離子;4C235:制備方法同實施例1，得產(chǎn)品含量55.3%。該實施例產(chǎn)品由于原料配比中(A)和(E)較大，手感略硬；選乙二胺和1,4-丁二醇共同擴鏈，協(xié)同作用好，財水壓、耐磨性好。，實施例3原料重量配比(A)氫化二苯基甲烷二異氰酸酯115、(B)脂肪族二胺基磺酸鈉鹽(當(dāng)量220)25、(C)線性雙羥烷基硅氧烷(分子量2000)70、(D)二聚酸聚酯二元醇(分子量2000)50、(E)2-甲基-2，4戊二醇40、(F)1,3環(huán)己二醇35、(G)1,4-丁二醇7、(H)脂肪醇聚氧乙烯醚T07為8、(J)去離子水261:制備方法同實施例1,得產(chǎn)品含量55.2%該實施例產(chǎn)品由于原料組份配比中(A)和(C)較大，產(chǎn)品耐水壓高，手感軟，牢度好。實施例4原料重量配比(A)氫化二苯基甲烷二異氰酸酯115、(B)脂肪族二胺基磺酸鈉鹽(當(dāng)量220)30、(C)線性雙羥烷基硅氧烷(分子量IOOO)60、(D)二聚酸聚酯二元醇(分子量2000)60、(E)2-甲基—2，4戊二醇35、(F)1,3環(huán)己二醇25、(G)1,4-丁二醇9、(H)脂肪醇聚氧乙烯醚T07為10、(J)去離子水255:制備方法同實施例1,得產(chǎn)品含量54.9%該實施例產(chǎn)品由于原料組份配比中(B)和(H)用量較大，產(chǎn)品親水性較強，乳液狀態(tài)好，穩(wěn)定性好。實施例5原料重量配比(A)氫化二苯基甲烷二異氰酸酯120、(B)脂肪族二胺基磺酸鈉鹽(當(dāng)量220)30、(C)線性雙羥烷基硅氧烷(分子量IOOO)70、(D)二聚酸聚酯二元醇(分子量2000)70、(E)2-甲基-2,4戊二醇40、(F)1,3環(huán)己二醇30、(G)1,4-丁二醇9、(H)脂肪醇聚氧乙烯醚T07為6、(J)去離子水274:制備方法同實施例1,得產(chǎn)品含量55.4%該實施例原料組份配比中(C)、(D)比例較大，其產(chǎn)品柔軟度好，耐洗性最好。本發(fā)明水性聚氨酯乳液織物涂層使用方法將本乳液用增稠劑一汽巴增稠劑PTF增稠，粘度達到3000土200厘泊(251C),然后用涂層機在織物上涂層，150-165"烘干2分鐘。本發(fā)明與國內(nèi)、外同類產(chǎn)品對比實驗結(jié)果如下:<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>1、耐水壓檢測GB/T4744-1997紡織織物抗?jié)B水性測定靜水壓試驗;ISO"811抗?jié)B水性測試儀。2、涂層厚度檢測GB/1764-79(89)漆膜厚度測定法；JR-706涂層厚度獮試儀。3、水洗牢度檢測GB/T8629-2001紡織品試驗用家庭洗滌和干燥程序；小天鵝XPB55-518S洗衣機。4、耐磨性檢測涂層織物耐磨性能測定方法；織物平磨儀FZ/T01011從以上瀕試結(jié)果可以看出，本發(fā)明產(chǎn)品比同類產(chǎn)品涂膜厚度高20-30%、耐磨性好，耐水壓高，耐洗牢度好，明顯優(yōu)于其它產(chǎn)品。附件1、degussa公司的VESTAMINA95產(chǎn)品說明書一份，一頁。2、羅地亞公司的Rhodrsil1647產(chǎn)品說明書一份，二頁。3、UNIQEMA公司的長鏈二聚酸聚酯二元醇PRIPLAST3190產(chǎn)品說明書一份，二頁。4、德國巴斯夫(BASF)公司產(chǎn)品LutensolT07產(chǎn)品說明書一份，一頁。權(quán)利要求1、高含量水性聚氨酯乳液，其特征是原料重量配比A、氫化二苯基甲烷二異氰酸酯100-120B、脂肪族二胺基磺酸鈉鹽當(dāng)量22020-30C、線性雙羥烷基硅氧烷分子量100050-70D、二聚酸聚酯二元醇分子量200040-70E、2-甲基-2，4戊二醇35-45F、1，3環(huán)己二醇25-35G、擴鏈劑6-10H、脂肪醇聚氧乙烯醚T075-10J、去離子水220-291經(jīng)預(yù)聚反應(yīng)、擴鏈反應(yīng)、乳化反應(yīng)工藝制成；產(chǎn)品化學(xué)指標如下外觀白色乳液離子性陰pH值8±1含固量55±1％擴鏈劑(G)可以選擇乙二胺或1，4-丁二醇其一或二者混合使用。2、高含量水性聚氨酯乳液制備方法，其特征是原料重量配比A、氫化二苯基甲烷二異氰酸酯100"120B、脂肪族二胺基磺酸鈉鹽當(dāng)量22020~30C、線性雙羥烷基硅氧烷分子量IO(K)50-70D、二聚酸聚酯二元醇分子量200040"70E、2-甲基-2,4戊二醇35-45F、1,3環(huán)己二醇25-35G、擴鏈劑6-10H、脂肪醇聚氧乙烯醚TO75-10J、去離子水220~291制備方法(1)預(yù)聚反應(yīng)將(A)氫化二苯基甲烷二異氰酸酯、(C)線性雙羥烷基硅氧烷、(D)二聚酸聚酯二元醇加入反應(yīng)釜中，升溫至70"90t:反應(yīng)2-~4小時，然后加入(B)脂肪族二胺基磺酸鈉鹽、(E)2-甲基-2，4戊二醇、(F)1,3環(huán)己二醇反應(yīng)2—5小時；(2)擴鏈反應(yīng)上述預(yù)聚體中加入(G)擴鏈劑，在50—801C反應(yīng)2-3小時，降溫至40土5X:;(3)乳化反應(yīng)加入(H)脂肪醇聚氧乙烯醚T07和(J)去離子水，使用高速分散機快速分散，得產(chǎn)品。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的高含量水性聚氨酯乳液制備方法，其特征是(G)擴鏈劑可以選擇乙二胺或l，4-丁二醇其一或二者混合使用。全文摘要本發(fā)明高含量水性聚氨酯乳液及制備方法，采用(A)氫化二苯基甲烷二異氰酸酯、(B)脂肪族二胺基磺酸鈉鹽、(C)線性雙羥烷基硅氧烷、(D)二聚酸聚酯二元醇、(E)2-甲基-2，4戊二醇、(F)1，3環(huán)己二醇、(G)擴鏈劑、(H)脂肪醇聚氧乙烯醚TO7、(J)去離子水，經(jīng)預(yù)聚反應(yīng)、擴鏈反應(yīng)、乳化反應(yīng)工藝制成。其生產(chǎn)成本低，固含量高達到55％，耐水壓好，牢度、耐磨、耐洗性好，水性環(huán)保。文檔編號C08G18/00GK101613451SQ20091001295公開日2009年12月30日申請日期2009年8月5日優(yōu)先權(quán)日2009年8月5日發(fā)明者嚴欣寧,杰劉,麗唐,楊文堂,樊麗君,沈德全,星榮,趙瑞佳申請人:遼寧恒星精細化工(集團)有限公司