[发明专利]高耐水解性的含二聚酸结构单元的水性聚氨酯及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚氨酯领域，特别涉及一种高耐水解性的含二聚酸结构单元的水性聚氨酯及其制备方法。

背景技术

水性聚氨酯具有无毒，不燃，不污染环境的特性。然而，由于水性聚氨酯分子结构中含有亲水基团，导致水性聚氨酯材料极容易吸收水分。水分渗透传递到水性聚氨酯分子结构中，对水性聚氨酯材料造成两种影响：一、水对水性聚氨酯材料产生增塑作用。增塑后，水性聚氨酯分子内以及分子间的氢键作用下降，导致水性聚氨酯材料力学性能下降，材料形状也可能变形。这是可逆过程；二、水性聚氨酯分子主链发生断裂。主链结构断裂后，水性聚氨酯的分子量降低，降低了力学强度，甚至会使聚氨酯材料完全失效。这是不可逆过程。耐水性不好和耐水解性差等问题均阻碍了水性聚氨酯在工业领域中的大规模应用，也使得水性聚氨酯在使用过程中可能成为潜在的危险体。

现阶段，水性聚氨酯的原料来自石化资源。然而，随着石化资源日益殆尽，水性聚氨酯的发展肯定会受到影响。利用天然可再生资源全部代替或部分代替聚氨酯的石化原料，可以解决受限于石化资源这一瓶颈。采用二聚酸全部代替或部分代替小分子二元酸合成聚氨酯的原料聚酯二元醇，既可以减少石化资源的使用，可持续发展，也可以提高水性聚氨酯的耐水解性、耐水性和热稳定性。在提高聚氨酯的耐水性和使用二聚酸聚酯二元醇制备聚氨酯的方法公开于例如中国专利CN1496380A、CN101503611A、CN101613451A。然而，中国专利CN1496380A是将蓖麻油引入聚氨酯分子结构中，提高了聚氨酯的耐水性；中国专利CN101503611A和CN101613451A均涉及使用二聚酸，但其含量占混合二元酸不超过重量30％。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的首要目的在于提供一种高耐水解性的含二聚酸结构单元的水性聚氨酯；该水性聚氨酯不但不污染环境，对人体无害，而且具有高耐水性、高耐水解性和和优良的热稳定性，另外，采用天然可再生资源二聚酸全部代替或部分代替小分子二元酸，减少石化资源的使用，同时也降低了水性聚氨酯的合成成本。

本发明的另一目的在于提供上述高耐水解性的含二聚酸结构单元的水性聚氨酯的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述高耐水解性的含二聚酸结构单元的水性聚氨酯的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种高耐水解性的含二聚酸结构单元的水性聚氨酯，所述水性聚氨酯由以下按重量份数计的组分组成：

聚酯多元醇                    100份

含羧基的小分子二醇            8～14份

二异氰酸酯                    30～45份

扩链剂                        0.6～1.2份

中和剂                        9～11份

去离子水                      250～350份

有机溶剂                      32～50份

所述聚酯多元醇是由多元酸与小分子二元醇按官能团摩尔比COOH/OH＝1∶1.1～1∶1.7反应得到，所述多元酸是二聚酸和小分子二元酸的混合酸，且二聚酸占混合酸的重量30％～100％。

所述聚酯多元醇和含羧基的小分子二醇中的OH和二异氰酸酯中的NCO按官能团摩尔比OH/NCO＝1∶1～1∶1.9；所述含羧基的小分子二醇占水性聚氨酯中不挥发成分重量的5％～10％。

所述聚酯多元醇和含羧基的小分子二醇中的OH和二异氰酸酯中的NCO按官能团摩尔比OH/NCO＝1∶1～1∶1.6；所述聚酯多元醇是由多元酸与小分子二元醇按官能团摩尔比COOH/OH＝1∶1.2～1∶1.6反应得到；所述含羧基的小分子二醇占水性聚氨酯中不挥发成分重量的6％～8％。

所述小分子二元醇优选为新戊二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、乙二醇、一缩二乙二醇和一缩二丙二醇中一种以上混合；所述小分子二元酸优选为己二酸、间苯二甲酸和对苯二甲酸中的一种以上混合。

所述小分子二元醇更加优选为新戊二醇和一缩二乙二醇中的一种或两种混合。

所述聚酯多元醇按以下方法制备得到：将多元酸和小分子二元醇混合，在氮气气氛下搅拌升温，在120℃～175℃反应3～5h后，升温至190℃～210℃，再反应3～5h；取样测酸值，待酸值小于20mgKOH/g，停止通氮气，进行抽真空，待酸值小于或等于1mgKOH/g时，停止反应。