一種環(huán)氧改性聚氨酯乳液及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種環(huán)氧改性聚氨酯乳液及其制備方法，包括預(yù)聚體和去離子水，預(yù)聚體包括下列重量份數(shù)的物質(zhì)：去離子水的重量份數(shù)為預(yù)聚體總重量的3-5倍。制備方法包括（1）先將聚丙二醇和異佛爾酮二異氰酸酯和錫類催化劑加入反應(yīng)釜中；（2）加入環(huán)氧樹脂和微量錫類催化劑后，繼續(xù)反應(yīng)至NCO%達(dá)到理論值；（3）加入二羥甲基丙酸反應(yīng)至NCO%達(dá)到理論值；（4）加入丙酮調(diào)節(jié)粘度，再加入三乙胺，得環(huán)氧改性聚氨酯預(yù)聚體；（5）將預(yù)聚體加入乳化反應(yīng)釜中，緩慢加入去離子水乳化得到環(huán)氧改性聚氨酯乳液。本發(fā)明制備的乳液粒子較小、粒徑分布均勻，成膜性好，高低溫穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性均較好。
【專利說明】一種環(huán)氧改性聚氨酯乳液及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種環(huán)氧改性聚氨酯乳液及其制備方法，屬于化工工程【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]關(guān)于聚氨酯乳液的制備較多，制備工藝主要有兩步法，首先第一步采用預(yù)聚體法，通過聚醚或者聚酯多元醇與異氰酸酯反應(yīng)，制備出含有部分異氰酸酯封端的預(yù)聚體，然后第二步采用乳化法，將預(yù)聚體在水中乳化制備水性聚氨酯乳液。
[0003]專利號(hào):201310193324.7，也明確公布了一種水性環(huán)氧改性聚氨酯乳液的制備方法。但該方法采用UV作用，而且反應(yīng)溫度較高，制備難度較大。本發(fā)明參考聚氨酯乳液的制備方法，將環(huán)氧樹脂加入預(yù)先反應(yīng)好的預(yù)聚體中在催化劑等的作用下，讓環(huán)氧基團(tuán)與異氰酸酯基團(tuán)反應(yīng)開環(huán)，在聚氨酯的大分子鏈上引入環(huán)氧基團(tuán)，并一起乳化制備得到環(huán)氧改性聚氨酯乳液。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種環(huán)氧改性聚氨酯乳液的制備方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中環(huán)氧改性聚氨酯乳液制備的不足。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種環(huán)氧改性聚氨酯乳液，包括預(yù)聚體和去離子水，預(yù)聚體包括下列重量份數(shù)的物
質(zhì):
聚丙二醇2110，20-30份；聚丙二醇2120，15-35份；異佛爾酮二異氰酸酯，30-40份；催化劑，0.01-0.2份；環(huán)氧樹脂E-44，1-5份；二羥甲基丙酸，1-5份；氮甲基吡咯烷酮，
10-30份；丙酮，10-50份；三乙胺，2-8份；
去離子水的重量份數(shù)為預(yù)聚體總重量的3-5倍。
[0006]優(yōu)選的，上述所述的環(huán)氧改性聚氨酯乳液，各個(gè)組分的重量份數(shù)為:
聚丙二醇2110，25份；聚丙二醇2120，30份；異佛爾酮二異氰酸酯，32份；催化劑，
0.02份；環(huán)氧樹脂E-44，4份；二羥甲基丙酸，4份；氮甲基吡咯烷酮，20份；丙酮，20份；三乙胺，4份；
去離子水的重量份數(shù)為預(yù)聚體總重量的4倍。
[0007]優(yōu)選的，所述的催化劑為錫類催化劑。
[0008]進(jìn)一步的，所述的錫類催化劑為辛酸亞錫和二月桂酸二正丁基錫中的一種或兩種。
[0009]本發(fā)明還提供了上述所述的環(huán)氧改性聚氨酯乳液的制備方法，步驟如下:
所述的聚丙二醇2110和2120經(jīng)過120°C真空脫水處理2_3小時(shí)脫水至水分含量小于
0.05% ；
所述的二羥甲基丙酸在氮甲基吡咯烷酮中溶解配成15-20%溶液后加入反應(yīng)釜；
(I)先將聚丙二醇2110，聚丙二醇2120，異佛爾酮二異氰酸酯和催化劑質(zhì)量的2/3加入反應(yīng)釜中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下緩慢升溫至60°C，并控溫65-85°C反應(yīng)3-5小時(shí)，至NCO%達(dá)到理論值；
(2)加入環(huán)氧樹脂，再加入1/3質(zhì)量的催化劑后，繼續(xù)在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在65-80°C反應(yīng)2-3小時(shí)，至NCO%達(dá)到理論值；
(3)降溫至50°C后，加入事先溶解好的二羥甲基丙酸在45-55°C下反應(yīng)3_5小時(shí)，至NCO%達(dá)到理論值；
(4)降溫，加入丙酮調(diào)節(jié)粘度，至30°C并控溫30°C下，加入三乙胺，繼續(xù)攪拌反應(yīng)2小時(shí)，得環(huán)氧改性聚氨酯預(yù)聚體；
(5)將制備好的預(yù)聚體，加入反應(yīng)釜中，在500-800r/min轉(zhuǎn)速下緩慢加入去離子水乳化30分鐘得到環(huán)氧改性聚氨酯乳液。
[0010]優(yōu)選的，步驟(1)中，控溫70°C反應(yīng)4小時(shí)。
[0011]優(yōu)選的，步驟(2)中，75°C反應(yīng)2.5小時(shí)。
[0012]優(yōu)選的，步驟(3)中，加入事先溶解好的二羥甲基丙酸在50°C下反應(yīng)4小時(shí)。
[0013]優(yōu)選的，步驟(5)中，轉(zhuǎn)速為700r/min。
[0014]本發(fā)明環(huán)氧改性聚氨酯乳液的制備，首先通過聚醚多元醇中的羥基和異氰酸酯中的異氰酸根反應(yīng)得到初步預(yù)聚體，然后加入環(huán)氧樹脂和催化劑在催化劑和高溫作用下使得環(huán)氧開環(huán)反應(yīng)，引入環(huán) 氧樹脂部分，然后加入雙親性單體二羥甲基丙酸，制備得到含環(huán)氧樹脂和親水親油基團(tuán)的預(yù)聚體，再將該預(yù)聚體中的親水羧基在胺的作用成鹽，后在水分子和機(jī)械攪拌的作用下乳化制備得到環(huán)氧改性聚氨酯乳液。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果是:
1、改進(jìn)了現(xiàn)有需要UV光作用的制備過程，本發(fā)明可直接采用預(yù)聚體法制備含環(huán)氧樹脂的預(yù)聚體，在微量催化劑的作用下直接加熱反應(yīng)制備，然后乳化制備環(huán)氧改性的聚氨酯乳液。
[0016]2、改進(jìn)了現(xiàn)有技術(shù)制備的環(huán)氧改性聚氨酯乳液粒徑較大及大小分布較寬的問題，本發(fā)明制備的乳液粒徑為:80.64nm，分布系數(shù)為:0.043，分布寬度:16.75nm。
[0017]3、改進(jìn)了現(xiàn)有技術(shù)制備的環(huán)氧改性聚氨酯乳液穩(wěn)定性差的問題，本發(fā)明制備的乳液，高低溫穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性均較好。
[0018]4、現(xiàn)有技術(shù)反應(yīng)溫度較高，一般在80-10(TC或者是100-12(TC溫度下反應(yīng)，本發(fā)明可以在60-80°C下反應(yīng)。
【具體實(shí)施方式】
[0019]實(shí)施例1
一種環(huán)氧改性聚氨酯乳液的制備，按照如下質(zhì)量配比制備預(yù)聚體:聚丙二醇2110:25g，聚丙二醇2120:30g，異佛爾酮二異氰酸酯:32g，二丁基二月桂酸錫:0.04g，環(huán)氧樹脂E-44:4g，二羥甲基丙酸:4g，氮甲基吡咯烷酮:20g，丙酮:20g，三乙胺:4g。按照如下質(zhì)量配比制備乳液:預(yù)聚體:50g，去離子水:200g。
[0020]本實(shí)施例的制備方法為:
A預(yù)聚體的制備:先將聚丙二醇2110，聚丙二醇2120，異佛爾酮二異氰酸酯和2/3質(zhì)量的催化劑加入反應(yīng)釜中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下緩慢升溫至60°C，并控溫75°C反應(yīng)4 - 5小時(shí)，至NCO%達(dá)到理論值；加入環(huán)氧樹脂，加入1/3質(zhì)量的催化劑后繼續(xù)在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在75°C反應(yīng)2 w 3小時(shí)，至NCO%達(dá)到理論值；降溫至50°C后，加入事先溶解好的二羥甲基丙酸在50°C下反應(yīng)3 μ 5小時(shí)，至NCO%達(dá)到理論值；降溫，加入丙酮調(diào)節(jié)粘度，至30°C并控溫30°C下，加入三乙胺，繼續(xù)攪拌反應(yīng)2小時(shí)，得環(huán)氧改性聚氨酯預(yù)聚體。
[0021]B乳液的制備:將制備好的預(yù)聚體加入反應(yīng)釜中，在700r/min轉(zhuǎn)速下緩慢加入去離子水乳化30分鐘得到環(huán)氧改性聚氨酯乳液。
[0022]上述實(shí)例的檢驗(yàn)結(jié)果如下表:
【權(quán)利要求】
1.一種環(huán)氧改性聚氨酯乳液，其特征在于，包括預(yù)聚體和去離子水，預(yù)聚體包括下列重量份數(shù)的物質(zhì): 聚丙二醇2110，20-30份；聚丙二醇2120，15-35份；異佛爾酮二異氰酸酯，30-40份；催化劑，0.01-0.2份；環(huán)氧樹脂E-44，1-5份；二羥甲基丙酸，1-5份；氮甲基吡咯烷酮，.10-30份；丙酮，10-50份；三乙胺，2-8份； 去離子水的重量份數(shù)為預(yù)聚體總重量的3-5倍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)氧改性聚氨酯乳液，其特征在于，各個(gè)組分的重量份數(shù)為: 聚丙二醇2110，25份；聚丙二醇2120，30份；異佛爾酮二異氰酸酯，32份；催化劑，.0.02份；環(huán)氧樹脂E-44，4份；二羥甲基丙酸，4份；氮甲基吡咯烷酮，20份；丙酮，20份；三乙胺，4份； 去離子水的重量份數(shù)為預(yù)聚體總重量的4倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)氧改性聚氨酯乳液，其特征在于，所述的催化劑為錫類催化劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的環(huán)氧改性聚氨酯乳液，其特征在于，所述的錫類催化劑為辛酸亞錫和二月桂酸二正丁基錫中的一種或兩種。
5.權(quán)利要求1所述的環(huán)氧改性聚氨酯乳液的制備方法，其特征在于，步驟如下: 所述的聚丙二醇2110和2120經(jīng)過120°C真空脫水處理2_3小時(shí)脫水至水分含量小于.0.05% ； 所述的二羥甲基丙酸在氮甲基吡咯烷酮中溶解配成15-20%溶液后加入反應(yīng)釜； (1)先將聚丙二醇2110，聚丙二醇2120，異佛爾酮二異氰酸酯和催化劑質(zhì)量的2/3加入反應(yīng)釜中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下緩慢升溫至60°C，并控溫65-85°C反應(yīng)3-5小時(shí)，至NCO%達(dá)到理論值； (2)加入環(huán)氧樹脂，再加入1/3質(zhì)量的催化劑后，繼續(xù)在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在65-80°C反應(yīng).2-3小時(shí)，至NCO%達(dá)到理論值； (3)降溫至50°C后，加入事先溶解好的二羥甲基丙酸在45-55V下反應(yīng)3_5小時(shí)，至NCO%達(dá)到理論值； (4)降溫，加入丙酮調(diào)節(jié)粘度，至30°C并控溫30°C下，加入三乙胺，繼續(xù)攪拌反應(yīng)2小時(shí)，得環(huán)氧改性聚氨酯預(yù)聚體； (5)將制備好的預(yù)聚體，加入反應(yīng)釜中，在500-800r/min轉(zhuǎn)速下緩慢加入去離子水乳化30分鐘得到環(huán)氧改性聚氨酯乳液。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的環(huán)氧改性聚氨酯乳液的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，控溫70°C反應(yīng)4小時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的環(huán)氧改性聚氨酯乳液的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，.75°C反應(yīng)2.5小時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的環(huán)氧改性聚氨酯乳液的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，加入事先溶解好的二羥甲基丙酸在50°C下反應(yīng)4小時(shí)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的環(huán)氧改性聚氨酯乳液的制備方法，其特征在于，步驟(5)中，轉(zhuǎn)速為700r/min。
【文檔編號(hào)】C08G18/75GK103923293SQ201410164887
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月23日
【發(fā)明者】李國英, 胡松霞, 劉培禮, 劉連河, 毛志鵬 申請(qǐng)人:青島海洋新材料科技有限公司