專利名稱：一種單組份常溫自交聯(lián)水性聚氨酯的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單組份常溫自交聯(lián)水性聚氨酯的制備方法，屬化工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
水性聚氨酯以水為介質(zhì)，安全環(huán)保不污染環(huán)境，同時(shí)具有良好的物理機(jī)械性能，優(yōu)異的耐低溫、耐候性，被廣泛的應(yīng)用于涂料、膠黏劑、衣物整理、皮革等領(lǐng)域。但相對(duì)于溶劑型聚氨酯來(lái)說(shuō)，水性聚氨酯由于合成工藝的限制只能得到線性結(jié)構(gòu)，并且由于親水基團(tuán)的引入，往往存在耐水、耐溶劑性及力學(xué)性能差等缺點(diǎn)。交聯(lián)是提高水性聚氨酯性能的有效方法，開發(fā)常溫交聯(lián)的水性聚氨酯成為一個(gè)重要的方向
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種單組份常溫自交聯(lián)水性聚氨酯的制備方法，得到的水性聚氨酯乳液具有自交聯(lián)功能，且乳液涂膜具有優(yōu)異的耐水性和耐溶劑性。為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的一種單組份常溫自交聯(lián)水性聚氨酯的制備方法，其步驟具體為
(I)以異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、聚乙二醇(PEG3000)、二羥甲基丙酸(DMPA)為原料制備聚氨酯預(yù)聚體，在溫度為81°C、轉(zhuǎn)速為900r/min的條件下攪拌反應(yīng)3h，過(guò)程中視黏度變化加入溶劑N-甲級(jí)吡咯烷酮(NMP)，用量以能夠使攪拌順利進(jìn)行為準(zhǔn)。(2)加入3-[二-(2-羥乙基)]胺基-N(l，1-二甲基-3 丁酮)丙酰胺(DHPA)對(duì)預(yù)聚體交聯(lián)擴(kuò)鏈，DHPA的用量為預(yù)聚體質(zhì)量的2%-8%。(3)降溫至40°C，加入三乙胺進(jìn)行中和反應(yīng)生成鹽，反應(yīng)3_4min。(4)加入水強(qiáng)力攪拌，轉(zhuǎn)速為1800r/min，乳化60min，得到單組份常溫自交聯(lián)水性聚氨酯乳液。步驟(I)中預(yù)聚體原料的配比為IPDI與PEG1000、DMPA的摩爾比為1.1:1, DMPA
占預(yù)聚體質(zhì)量的6%。步驟(3)中三乙胺的物質(zhì)的量與DMPA的物質(zhì)的量相同。步驟⑷中水的用量為預(yù)聚體總質(zhì)量的2倍。本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果為，本專利以含酮羰基的二元醇3-[二-(2-羥乙基)]胺基-N(l，1-二甲基-3 丁酮)丙酰胺(DHPA)為交聯(lián)擴(kuò)鏈劑，參與到異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)與聚乙二醇(PEG3000)制備聚氨酯的過(guò)程中，制備出單組份常溫自交聯(lián)水性聚氨酯乳液。引入DHPA后，由于酮羰基上的氧原子的電負(fù)性大于碳原子，氧原子吸電子的能力強(qiáng)，所以羰基上的碳帶有部分正電荷，能夠吸引富有電子的肼發(fā)生親和加成反應(yīng)，產(chǎn)生碳氮共價(jià)鍵。因此，制備出的乳液具有自交聯(lián)性能。由于發(fā)生了自交聯(lián)，形成了大分子三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，大分子鏈之間的聯(lián)系變得緊密，使得水分子不能夠輕易的進(jìn)入分子鏈間發(fā)生溶脹，耐水性耐溶劑性增強(qiáng)。實(shí)施例實(shí)施例1 :
在轉(zhuǎn)速900r/min、81 °C的條件下，以異佛爾酮二異氰酸酯(II3DI)、聚乙二醇(PEG3000)、二羥甲基丙酸(DMPA)為原料制備聚氨酯預(yù)聚體，反應(yīng)3h，IPDI與PEG1000、DMPA的摩爾比為1. 1:1，DMPA占預(yù)聚體質(zhì)量的6%。過(guò)程中視黏度變化加入溶劑N-甲級(jí)吡咯烷酮(NMP)。加入3-[二-(2-羥乙基)]胺基-N(l，1-二甲基-3 丁酮)丙酰胺(DHPA)對(duì)預(yù)聚體交聯(lián)擴(kuò)鏈，DHPA的用量為預(yù)聚體質(zhì)量的2%。降溫至40°C，加入三乙胺進(jìn)行中和反應(yīng)生成鹽，反應(yīng)3min。三乙胺的物質(zhì)的量與DMPA的物質(zhì)的量相同。將轉(zhuǎn)速提高至1800r/min，加入水乳化60min，水的用量為預(yù)聚體總質(zhì)量的2倍。得到單組份常溫自交聯(lián)水性聚氨酯乳液。水性聚氨酯乳液的交聯(lián)度為20%,吸水率為18%。
實(shí)施例2
在轉(zhuǎn)速900r/min、81 °C的條件下，以異佛爾酮二異氰酸酯(II3DI)、聚乙二醇(PEG3000)、二羥甲基丙酸(DMPA)為原料制備聚氨酯預(yù)聚體，反應(yīng)3h，IPDI與PEG1000、DMPA的摩爾比為1. 1:1，DMPA占預(yù)聚體質(zhì)量的6%。過(guò)程中視黏度變化加入溶劑N-甲級(jí)吡咯烷酮(NMP)。加入3-[二-(2-羥乙基)]胺基-N(l，1-二甲基-3 丁酮)丙酰胺(DHPA)對(duì)預(yù)聚體交聯(lián)擴(kuò)鏈。DHPA的用量為預(yù)聚體質(zhì)量的4%。降溫至40°C，加入三乙胺進(jìn)行中和反應(yīng)生成鹽，反應(yīng)3min。三乙胺的物質(zhì)的量與DMPA的物質(zhì)的量相同。將轉(zhuǎn)速提高至1800r/min，加入水乳化60min，水的用量為預(yù)聚體總質(zhì)量的2倍。得到單組份常溫自交聯(lián)水性聚氨酯乳液。水性聚氨酯乳液的交聯(lián)度為40%，吸水率為15%。實(shí)施例3:
在轉(zhuǎn)速900r/min、81 °C的條件下，以異佛爾酮二異氰酸酯(II3DI)、聚乙二醇(PEG3000)、二羥甲基丙酸(DMPA)為原料制備聚氨酯預(yù)聚體，反應(yīng)3h，IPDI與PEG1000、DMPA的摩爾比為1. 1:1，DMPA占預(yù)聚體質(zhì)量的6%。過(guò)程中視黏度變化加入溶劑N-甲級(jí)吡咯烷酮(NMP)。加入3-[二-(2-羥乙基)]胺基-N(l，1-二甲基-3 丁酮)丙酰胺(DHPA)對(duì)預(yù)聚體交聯(lián)擴(kuò)鏈。DHPA的用量為預(yù)聚體質(zhì)量的6%。降溫至40°C，加入三乙胺進(jìn)行中和反應(yīng)生成鹽，反應(yīng)3min。三乙胺的物質(zhì)的量與DMPA的物質(zhì)的量相同。將轉(zhuǎn)速提高至1800r/min，加入水乳化60min，水的用量為預(yù)聚體總質(zhì)量的2倍。得到單組份常溫自交聯(lián)水性聚氨酯乳液。水性聚氨酯乳液的交聯(lián)度為68%，吸水率為11%。實(shí)施例4:
在轉(zhuǎn)速900r/min、81 °C的條件下，以異佛爾酮二異氰酸酯(II3DI)、聚乙二醇(PEG3000)、二羥甲基丙酸(DMPA)為原料制備聚氨酯預(yù)聚體，反應(yīng)3h，IPDI與PEG1000、DMPA的摩爾比為1. 1:1，DMPA占預(yù)聚體質(zhì)量的6%。過(guò)程中視黏度變化加入溶劑N-甲級(jí)吡咯烷酮(NMP)。加入3-[二-(2-羥乙基)]胺基-N(l，1-二甲基-3 丁酮)丙酰胺(DHPA)對(duì)預(yù)聚體交聯(lián)擴(kuò)鏈。DHPA的用量為預(yù)聚體質(zhì)量的8%。降溫至40°C，加入三乙胺進(jìn)行中和反應(yīng)生成鹽，反應(yīng)3min。三乙胺的物質(zhì)的量與DMPA的物質(zhì)的量相同。將轉(zhuǎn)速提高至1800r/min，加入水乳化60min，水的用量為預(yù)聚體總質(zhì)量的2倍。得到單組份常溫自交聯(lián)水性聚氨酯乳液。水性聚氨酯乳液 的交聯(lián)度為78%，吸水率為7%。
權(quán)利要求
1.一種單組份常溫自交聯(lián)水性聚氨酯的制備方法，其特征在于步驟如下(1)以異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、聚乙二醇(PEG3000)、二羥甲基丙酸(DMPA)為原料制備聚氨酯預(yù)聚體，81°C攪拌反應(yīng)3h，過(guò)程中視黏度變化加入溶劑N-甲級(jí)吡咯烷酮(NMP)；(2)加入3-[二-(2-羥乙基)]胺基-N(l，1-二甲基-3丁酮)丙酰胺(DHPA)對(duì)預(yù)聚體交聯(lián)擴(kuò)鏈；(3)降溫至40°C，加入三乙胺進(jìn)行中和反應(yīng)生成鹽，反應(yīng)3-4min；(4)加入水強(qiáng)力攪拌乳化60min，得到單組份常溫自交聯(lián)水性聚氨酯乳液。
2.如權(quán)利要求1所述的一種單組份常溫自交聯(lián)水性聚氨酯的制備方法，其特征在于所述的步驟(I)中預(yù)聚體原料的配比為IPDI與PEG1000、DMPA的摩爾比為1.1: LDMPA占預(yù)聚體質(zhì)量的6%。
3.如權(quán)利要求1所述的一種單組份常溫自交聯(lián)水性聚氨酯的制備方法，其特征在于所述的步驟(I)中NMP的用量以能夠使攪拌順利進(jìn)行為準(zhǔn)。
4.如權(quán)利要求1所述的一種單組份常溫自交聯(lián)水性聚氨酯的制備方法，其特征在于所述的步驟(I)中攪拌轉(zhuǎn)速為900r/min。
5.如權(quán)利要求1所述的一種單組份常溫自交聯(lián)水性聚氨酯的制備方法，其特征在于所述的步驟(2)中DHPA的用量為預(yù)聚體質(zhì)量的2%-8%。
6.如權(quán)利要求1所述的一種單組份常溫自交聯(lián)水性聚氨酯的制備方法，其特征在于所述的步驟(3)中三乙胺的物質(zhì)的量與DMPA的物質(zhì)的量相同。
7.如權(quán)利要求1所述的一種單組份常溫自交聯(lián)水性聚氨酯的制備方法，其特征在于所述的步驟(4)中水的用量為預(yù)聚體總質(zhì)量的2倍。
8.如權(quán)利要求1所述的一種單組份常溫自交聯(lián)水性聚氨酯的制備方法，其特征在于所述的步驟(4)中攪拌的轉(zhuǎn)速為1800r/min。
全文摘要
一種單組份常溫自交聯(lián)水性聚氨酯的制備方法，是以含酮羰基的二元醇3-[二-(2-羥乙基)]胺基-N(1,1-二甲基-3丁酮)丙酰胺(DHPA)為交聯(lián)擴(kuò)鏈劑，參與到異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)與聚乙二醇(PEG3000)制備聚氨酯的過(guò)程中，加入二羥甲基丙酸(DMPA)親水?dāng)U鏈劑，用三乙胺中和，加入水乳化分散，得到單組份常溫自交聯(lián)水性聚氨酯乳液。該乳液具有自交聯(lián)功能，且乳液涂膜具有優(yōu)異的耐水性和耐溶劑性。
文檔編號(hào)C08G18/12GK103012733SQ20121055429
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月19日
發(fā)明者王兵, 于忠清 申請(qǐng)人:青島海爾軟件有限公司