[发明专利]一种内交联型水性聚氨酯乳液及其制备方法有效

专利信息
申请号: 201110069313.9 申请日: 2011-03-22
公开(公告)号: CN102190803A 公开(公告)日: 2011-09-21
发明(设计)人: 酒永斌;翟宇;曾心苗;王连才;郭建梅;鲍矛 申请(专利权)人: 北京市射线应用研究中心
主分类号: C08J3/28 分类号: C08J3/28;C08J3/24;C08J3/03;C08G18/67;C08G18/66
代理公司: 北京纪凯知识产权代理有限公司 11245 代理人: 关畅;徐宁
地址: 100012 北京市朝*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 交联 水性 聚氨酯 乳液 及其 制备 方法
【说明书】:

技术领域

本发明涉及一种内交联型水性聚氨酯乳液及其制备方法,属于精细高分子材料及其制备领域。

背景技术

水性聚氨酯(WPU)是一类高分子合成材料,其具有耐磨、耐腐蚀、低温柔韧性好、耐疲劳等优点,其可用作鞋用粘合剂、涂料、织物涂层、各种包装制品的粘合剂等,其以水作为分散介质,具有不燃、环保、对人体刺激性小等优点。因此,以水性聚氨酯乳液取代传统的溶剂型聚氨酯是聚氨酯粘合剂产品的重要发展方向。

水性聚氨酯的分子链中含有大量亲水基团,其合成工艺也决定了WPU的分子量难以达到很高,以上不足对WPU的应用产生了不利影响。使用交联的方法对WPU进行改性是一种最直接、最有效的方法。该方法可以使WPU的分子量增加,物理化学性能得到提高。对WPU进行交联的方法主要有内交联法和外交联法,内交联法指在WPU聚合过程中引入交联剂,使WPU大分子产生交联,但该方法得到的交联度不高,同时,在乳化扩链时易产生凝胶,不易制备高性能、高稳定性的WPU。外交联法制备的粘合剂具有较佳的综合性能,但使用时需要将WPU与水可分散交联剂在使用前混合,操作比较烦琐,不利于施工。

利用Co-60γ射线对材料进辐射改性,是辐射加工应用的重要方面。目前,我国辐射法制备水性环保涂料、水性聚氨酯-丙烯酸酯织物涂层胶等方面已经取得重要进展。与一般传统的方法相比,辐射法具有反应可在常温下进行、易控制、生产过程无“三废”等优点,易于实现工艺自动化。

专利200310112823.5通过化学法制备了聚氨酯-丙烯酸酯复合水分散性树脂,专利200410041599.X和200610096300.X通过化学法分别制备了聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液和氟硅改性的聚氨酯-丙烯酸酯乳液。专利200510041055.8通过辐射聚合的方法制备了水系聚氨酯-含硅丙烯酸酯纺织物涂层胶,其首先制备出端乙烯基聚氨酯乳液,然而加入由丙烯酸酯单体和乳化剂搅拌制成的预乳液,之后进行一次辐照,在一次辐照完成后,其加入含硅乙烯基单体进行二次辐照,制备水系聚氨酯-含硅丙烯酸酯纺织涂层胶。专利200810019023.1公开了辐射法制备含氟水系聚氨酯-丙烯酸酯,其制备方法同200510041055.8相似,首先制备端乙烯基水系聚氨酯预聚体,再加入含氟丙烯酸酯的混合丙烯酸酯预乳液后进行辐照。

发明内容

本发明的目的是提供一种内交联型水性聚氨酯乳液及其制备方法。

本发明提供的一种内交联型水性聚氨酯乳液的制备方法,包括如下步骤:

(1)聚合物多元醇与二异氰酸酯进行反应得到聚氨酯化合物;

(2)向所述聚氨酯化合物中加入亲水扩链剂和含羟基的多官能度丙稀酸酯后进行反应,反应结束后,依次加入碱进行中和,加水进行乳化后得到水性聚氨酯乳液;

(3)用Co-60γ射线对所述水性聚氨酯乳液进行辐射交联即得所述内交联型水性聚氨酯乳液。

上述的制备方法中,步骤(1)所述反应在惰性气体下进行,如氮气或氩气;步骤(1)所述反应的温度为80℃-100℃,具体可为80℃或100℃;反应的时间为1小时-2小时,具体可为1小时或2小时;所述聚合物多元醇与二异氰酸酯的质量份数比为(1-8)∶(1-2);具体可为1.92∶1、2∶1、2.43∶1、2.49∶1、2.5∶1、2.59∶1或2.73∶1。

上述的制备方法中,步骤(1)所述聚合物多元醇的数均分子量可为600-4000,如600、1000或2000,所述聚合物多元醇可为聚酯多元醇和/或聚醚多元醇;所述聚酯多元醇可为ε-己内酯多元醇、聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸丁二醇酯和聚己二酸新戊二醇酯中至少一种,所述聚醚多元醇为聚丙二醇、聚四氢呋喃二醇和聚氧化丙烯二醇至少一种;所述二异氰酸酯为脂肪族二异氰酸酯和/或芳香族二异氰酸酯;所述脂肪族二异氰酸酯为1,6-己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯中至少一种,所述芳香族二异氰酸酯为2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯和4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯中至少一种。

上述的制备方法中,步骤(2)所述亲水扩链剂为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、二羟基半酯、乙二胺基乙磺酸钠和乙二羟基乙磺酸钠盐中任一种;所述含羟基的多官能度丙稀酸酯为三羟甲基丙烷二丙烯酸酯或季戊四醇三丙烯酸酯;所述碱可为三乙胺。

上述的制备方法中,步骤(2)所述反应的温度为50℃-75℃,具体可为60℃、70℃或75℃;反应的时间为2小时-5小时,具体可为2小时、4小时或5小时。

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