[发明专利]一种自乳化型水性聚氨酯及其制备方法

权利要求书

1.一种自乳化型水性聚氨酯，其特征在于，该聚氨酯包括以下组分及含 量(wt％)：

异氰酸酯               20～40；

含羧基聚酯             20～40；

扩链剂                 2～10；

交联剂                 1～3；

中和剂                 3～10；

环氧树脂               1～10；

丙酮                   10～20；

该自乳化型水性聚氨酯通过以下步骤制备得到：

(1)含羧基聚酯合成：

将二异丙胺溶解在四氢呋喃中，冷却到-40～-20℃，然后将丁基锂溶解在正 己烷中滴加到四氢呋喃溶液中，得到混合溶液，将混合溶液冷却至-80～-75℃， 再把ε-己内酯溶解在干燥的四氢呋喃中，缓慢滴加到上述的混合溶液中，然后 把氯甲酸苄基酯滴加入溶液中，将溶液升温至-5～5℃反应0.5-2h，加入饱和氯 化铵终止反应，得到的混合物用去离子水冲洗后用乙酸乙酯萃取，再通过硫酸 钠干燥，然后蒸馏后得到黄色油状粗产物，通过柱层析的方法提纯后得到官能 团化ε-己内酯；

将官能团化ε-己内酯与ε-己内酯加入到反应瓶中，加入辛酸亚锡作为催化 剂，反复抽真空通氮气三次后，在100～120℃油浴下反应24～72h，将得到的产 物在氯仿中溶解后，在甲醇中沉淀，得到共聚物，将该共聚物溶解在四氢呋喃 中，再向其中加入钯碳作为催化剂，持续通入氢气，缓慢搅拌24h，产物通过 离心机在2000-4000rpm下离心以除去催化剂钯碳，收集的上层清液经浓缩后在 乙醚中沉淀，收集到的白色聚合物在真空干燥器内干燥40-50h，得到侧基含有 羧基且端基为羟基的聚己内酯；

(2)备料：

按照以下组分及含量(wt％)准备原料：

异氰酸酯                20～40，

含羧基聚酯              20～40，

扩链剂                  2～10，

交联剂                  1～3，

中和剂                  3～10，

环氧树脂                1～10，

丙酮                    10～20；

(3)预聚物的合成：

将含羧基聚酯抽真空加热到120～140℃进行除水0.5～2h，然后降温至70～80 ℃，再将异氰酸酯加入含羧基聚酯中，70～85℃下搅拌反应3～5h，加入交联剂， 继续搅拌1～3h，得到共聚物，然后将溶解在丙酮中的环氧树脂滴加入共聚物中， 继续共聚1～2h，得到预聚物；

(4)预聚物的中和：

将预聚物降温到40～50℃，加入剩余的丙酮降低体系粘度，利用恒压滴定 漏斗将中和剂缓慢滴加入预聚物中，然后搅拌15～45min；

(5)扩链及乳化

将扩链剂溶解在水中，通过恒压滴定漏斗滴加到中和后的预聚物中，搅拌 速率控制在1000～3000rpm，搅拌20-40min后取出液体，静置，得到产品；

其中，步骤(1)中二异丙胺、丁基锂、ε-己内酯及氯甲酸苄基酯的重量比 为1∶(3-4)∶(0.4-0.5)∶(0.6-0.7)，官能团化ε-己内酯、ε-己内酯、辛 酸亚锡及钯碳的重量比为1∶(4-6)∶(0.01-0.03)∶(0.01-0.02)。

2.根据权利要求1所述的一种自乳化型水性聚氨酯，其特征在于，所述 的异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1，6-己基二异氰酸 酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯或四甲基环己基甲烷二异 氰酸酯。

3.根据权利要求1所述的一种自乳化型水性聚氨酯，其特征在于，所述 的含羧基聚酯为侧基含有羧基且端基为羟基的聚己内酯。