[发明专利]一种自乳化型水性聚氨酯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯及其制备方法，尤其是涉及一种自乳化型水性聚氨 酯及其制备方法。

背景技术

随着人类生活质量的提高，环保法规也越来越严格，各种环保条例对挥发 性有机化合物(VOC)的排放量、有害溶剂的含量都有严格限制。水性聚氨酯由 于其以水为分散介质，不仅具有无毒、不易燃烧、不污染环境、节能、安全可 靠等优点，因此近年来水性聚氨酯涂料获得了广泛的关注。在产业化方面，国 外在20世纪80年代初已经形成一定生产规模。如德国拜耳公司、日本大油墨 公司、美国的Wyandotte化学公司等都推出了不同牌号的系列性水性聚氨酯产 品。进入20世纪90年代后，国内的水性聚氨酯装置相继投入生产，但规模都 不打，品种也主要较为单一。进入21世纪后，国内水性聚氨酯的应用领域不 断扩大，水性聚氨酯产家也不断增加，水性聚氨酯产业的发展也进入一个新的 发展阶段。

但总的来说，国内水性聚氨酯的研究水平不高，技术陈旧，长期模仿国 外产品。本文从聚酯的源头着手，改变聚酯的化学结构，使其本身带有侧羧基， 避免了在反应中加入含亲水基团的扩链剂，存在工艺简单，结构易控，乳化方 便，制得的水性聚氨酯稳定性、耐水性和耐溶剂性都较好，具有广泛的应用价 值。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种无需加 入亲水性扩链剂就能自乳化的自乳化型水性聚氨酯及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

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。

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、异福尔酮二异氰酸酯、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。

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。

所述的扩链剂包括异福尔酮二胺、乙二胺、三甲基乙二胺、乙二醇、甲基 丙二醇、一缩乙二醇、1，4-丁二醇或对苯二酚二羟乙基醚。

所述的交联剂包括三羟甲基丙烷、三乙醇胺或三乙胺。

所述的中和剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、三乙胺、三甲胺或N，N- 二甲基乙醇胺。

所述的环氧树脂包括市售环氧树脂E-12、环氧树脂E-20、环氧树脂E-42、 环氧树脂E-44或环氧树脂E-51。

一种自乳化型水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(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，