專利名稱：用于合成革發(fā)泡料的水性聚氨酯-丙烯酸酯樹脂及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水性聚氨酯發(fā)泡材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于合成革發(fā)泡料的水 性聚氨酯-丙烯酸酯樹脂及其制備方法。
背景技術(shù)：
水性聚氨酯的高分子鏈能使樹脂具有多種功能性耐水性、耐溶劑性、耐磨性、耐 刮性、耐皺折性，透濕、透氣性能以及手感都比溶劑型樹脂制成的合成革更接近于真皮。采 用水性聚氨酯樹脂生產(chǎn)合成革，不僅在其化學(xué)性能上達(dá)到國(guó)際環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，在物理性能上更 是大幅度地提高了合成革的性能。目前絕大多數(shù)水性聚氨酯類樹脂的制備過(guò)程中，反應(yīng)體系的粘度升高影響聚合攪 拌和聚合物的分子量，必須加入一定量的有機(jī)溶劑如丙酮、丁酮等稀釋，在后續(xù)工藝中，雖 然可以減壓脫除，但是工藝程序、設(shè)備和成本會(huì)增加，有機(jī)溶劑回收處理中會(huì)造成一定的環(huán) 境污染，溶劑殘留在合成革制品中會(huì)造成產(chǎn)品質(zhì)量差，環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)達(dá)不到國(guó)際高檔合成革的 要求。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00910131348. 3提出的合成革用高固發(fā)泡聚氨酯樹脂及其制 備方法，雖然添加了特殊的封閉劑，提高了聚氨酯的固含，但是聚合過(guò)程中加入了丁酮、 DMF等有機(jī)溶劑，這些有機(jī)溶劑會(huì)對(duì)環(huán)境和人體健康帶來(lái)一定的危害。另外，DMF的沸點(diǎn) 較高，脫除不完全會(huì)嚴(yán)重影響合成革發(fā)泡層的性能和合成革制品的質(zhì)量。中國(guó)專利公告 號(hào)CN101705622A和中國(guó)專利公開號(hào)CN101408001A提出的合成革用發(fā)泡樹脂，都是以水為 溶劑避免了有機(jī)溶劑的使用，環(huán)保低毒，但是水性聚氨酯固含都不高，乳液本身發(fā)泡能力不 高，需要另加發(fā)泡劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于合成革發(fā)泡料的水性聚氨酯-丙烯酸酯樹脂及 其制備方法，不含有機(jī)溶劑的水性聚氨酯-丙烯酸酯乳液為基料，用于合成革發(fā)泡料，具有 無(wú)溶劑、高固含、成本低、工藝簡(jiǎn)單，耐水性和耐候性優(yōu)異等特點(diǎn)。其技術(shù)方案是一種用于合成革發(fā)泡料的水性聚氨酯-丙烯酸酯樹脂，其特征在 于以總體反應(yīng)物的質(zhì)量為基準(zhǔn)，在聚氨酯分子側(cè)鏈上含有有機(jī)硅元素，含量為3 7%;在 聚氨酯側(cè)鏈上含有親水基團(tuán)，含量為1 3. 5% ；聚醚和/或聚酯和/或聚丁二烯鏈段，含 量為30 52%，聚丙烯酸酯鏈段，含量為30-60%?！N用于合成革發(fā)泡料的水性聚氨酯-丙烯酸酯樹脂的制備方法，其特征在于 以水性聚氨酯-丙烯酸酯中非水性組分的質(zhì)量為基準(zhǔn)，將2. 5 15%的蓖麻油基聚硅氧烷 多元醇和10 40%的普通大分子多元醇在100 120°C脫水0. 5 1. 5小時(shí)，加入10 25%的多異氰酸酯，在80 100°C反應(yīng)2 4小時(shí)；加入2 7%的含親水化合物和0 3%的小分子擴(kuò)鏈劑，在60 90°C反應(yīng)1 4小時(shí)，得到端基為NCO基團(tuán)的聚氨酯預(yù)聚物，反應(yīng)過(guò)程中視粘度大小加入15 50%的丙烯酸酯單體稀釋；將聚氨酯預(yù)聚物轉(zhuǎn)入高速剪 切分散機(jī)，在800 4000轉(zhuǎn)/分鐘高速剪切和0 20°C條件下加入2 6%的三乙胺反應(yīng) 1 3分鐘，再加入150 250%的去離子水，1 5分鐘后得到端基為NCO基團(tuán)的聚氨酯乳 液；在0 20°C、800 4000轉(zhuǎn)/分鐘高速攪拌條件下，緩慢加入3. 5 30%的α，ω -端 氨基聚氧化丙烯進(jìn)行后擴(kuò)鏈，攪拌1 10分鐘后，得到含有丙烯酸酯單體的水性聚氨酯乳 液；將含有丙烯酸酯單體的水性聚氨酯乳液置于輻射瓶中，利用6tlCo-Y射線，在輻射劑量 為90 120Gy/min下照射4 6小時(shí)，最終得到無(wú)溶劑型水性聚氨酯-丙烯酸酯樹脂。上述蓖麻油基聚硅氧烷多元醇結(jié)構(gòu)式如下
權(quán)利要求
1.一種用于合成革發(fā)泡料的水性聚氨酯-丙烯酸酯樹脂，其特征在于以總體反應(yīng)物 的質(zhì)量為基準(zhǔn)，在聚氨酯分子側(cè)鏈上含有有機(jī)硅元素，含量為3 % ；在聚氨酯側(cè)鏈上含 有親水基團(tuán)，含量為1 3. 5% ；聚醚和/或聚酯和/或聚丁二烯鏈段，含量為30 52%， 聚丙烯酸酯鏈段，含量為30 60%。
2.一種用于合成革發(fā)泡料的水性聚氨酯-丙烯酸酯樹脂的制備方法，其特征在于以 水性聚氨酯-丙烯酸酯中非水性組分的質(zhì)量為基準(zhǔn)，將2. 5 15%的蓖麻油基聚硅氧烷多 元醇和10 40%的普通大分子多元醇在100 120°C脫水0. 5 1. 5小時(shí)，加入10 25% 的多異氰酸酯，在80 100°C反應(yīng)2 4小時(shí)；加入2 7%的含親水化合物和0 3%的 小分子擴(kuò)鏈劑，在60 90°C反應(yīng)1 4小時(shí)，得到端基為NCO基團(tuán)的聚氨酯預(yù)聚物，反應(yīng) 過(guò)程中視粘度大小加入15-50%的丙烯酸酯單體稀釋；將聚氨酯預(yù)聚物轉(zhuǎn)入高速剪切分散 機(jī)，在800 4000轉(zhuǎn)/分鐘高速剪切和0 20°C條件下加入2 6%的三乙胺反應(yīng)1 3 分鐘，再加入150 250%的水，1 5分鐘后得到端基為NCO基團(tuán)的聚氨酯乳液；在0 20800 4000轉(zhuǎn)/分鐘高速攪拌條件下，緩慢加入3. 5_30%的α，ω-端氨基聚氧化丙 烯進(jìn)行后擴(kuò)鏈，攪拌1 10分鐘后，得到含有丙烯酸酯單體的水性聚氨酯乳液；將含有丙烯 酸酯單體的水性聚氨酯乳液置于輻射瓶中，利用6°Co-γ射線，在輻射劑量為90 120Gy/ min下照射4 6小時(shí)，最終得到無(wú)溶劑型水性聚氨酯-丙烯酸酯樹脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于合成革發(fā)泡料的水性聚氨酯-丙烯酸酯樹脂的制備方 法，其特征在于所述蓖麻油基聚硅氧烷多元醇的結(jié)構(gòu)式如下
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于合成革發(fā)泡料的水性聚氨酯-丙烯酸酯樹脂的制備方 法，其特征在于所述普通大分子多元醇為聚己內(nèi)酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚四氫呋喃 醚多元醇、聚環(huán)氧乙烷多元醇、聚環(huán)氧丙烷多元醇和/或端羥基聚丁二烯。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于合成革發(fā)泡料的水性聚氨酯-丙烯酸酯樹脂的制備方 法，其特征在于所述多異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、二苯基甲烷二 異氰酸酯、1，6_己二異氰酸酯、苯二亞甲基二異氰酸酯、萘-1，5-二異氰酸酯、多亞甲基多 苯基異氰酸酯、四甲基苯二亞甲基二異氰酸酯、甲基環(huán)己基二異氰酸酯和/或二環(huán)己基甲 烷二異氰酸酯。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于合成革發(fā)泡料的水性聚氨酯-丙烯酸酯樹脂的制備方 法，其特征在于所述含親水化合物為二羥甲基丙酸、二羥甲基丁酸、二羥甲基戊酸和/或二羥甲基辛酸。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于合成革發(fā)泡料的水性聚氨酯-丙烯酸酯樹脂的制備方 法，其特征在于所述小分子擴(kuò)鏈劑為乙二醇、一縮二乙二醇、1，4_ 丁二醇、2，3_ 丁二醇、1， 6-己二醇、新戊二醇、二甘醇、甘油、山梨醇、三羥甲基丙烷、二羥甲基環(huán)己烷、季戊四醇二丙 烯酸酯、二縮季戊四醇四丙烯酸酯和/或三羥甲基丙烷單丙烯酸酯。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于合成革發(fā)泡料的水性聚氨酯-丙烯酸酯樹脂的制備方 法，其特征在于所述丙烯酸酯單體為甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯 酸丁酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯腈、丙烯腈、甲基丙烯 酸縮水甘油酯和/或丙烯酸縮水甘油酯。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于合成革發(fā)泡料的水性聚氨酯-丙烯酸酯樹脂的制備方 法，其特征在于所述α，ω-端氨基聚氧化丙烯結(jié)構(gòu)式如下
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于合成革發(fā)泡料的水性聚氨酯-丙烯酸酯樹脂及其制備方法，其結(jié)構(gòu)特征是在聚氨酯分子側(cè)鏈上含有有機(jī)硅元素，含量為3％～7％；在聚氨酯側(cè)鏈上含有親水基團(tuán)，含量為1％-3.5％；聚醚和/或聚酯和/或聚丁二烯鏈段，含量為30～52％，聚丙烯酸酯鏈段，含量為30-60％。其制備特征是在側(cè)鏈引入硅氧烷制備的高分子材料具有優(yōu)良的機(jī)械性能和良好的耐水性；以α，ω-端氨基聚氧化丙烯作為后擴(kuò)鏈劑，同時(shí)提高乳液的固含量和聚氨酯的分子量，并且引入的聚氧化丙烯具有良好的機(jī)械發(fā)泡性能。應(yīng)用本發(fā)明方法制備的水性聚氨酯-丙烯酸酯樹脂，安全環(huán)保，乳液性能穩(wěn)定，易發(fā)泡，穩(wěn)泡性能好，適用于制備合成革發(fā)泡層。
文檔編號(hào)C08G18/67GK102140160SQ20111000031
公開日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2011年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月4日
發(fā)明者戴家兵, 李維虎 申請(qǐng)人:合肥市科天化工有限公司