[发明专利]水性聚氨酯弹性体乳液及制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种水性聚氨酯弹性体乳液、制备方法及由该弹性体制得的产品。

背景技术

常见的医用手套一股都是用从三叶橡胶树上采集下来的天然胶乳制成的，它具有一 系列良好的性能，如较高的内在弹性，及良好的抓拿物品的灵敏感，并且作为病原体、 病菌及细菌的一道有效的屏障，天然胶乳手套同样也可提供有效的保护作用。

但一些戴用由天然胶乳制成的医用手套的人曾出现过过敏反应，严重的甚至产生过 敏性休克。造成这种反应及休克的原因是天然胶乳中含有蛋白质。因此，从事卫生工作 的人员开始寻找用合成材料来代替天然胶乳，以减轻戴用手套过程中出现的过敏及休克 风险。常用的可代替天然胶乳的合成材料有聚乙烯、丁腈胶乳及丁苯胶乳。但这些材料 一股都存在穿戴不舒适、透气性不佳、生物相容性差等缺点。

迄今聚氨酯(PU)弹性体一直被期待用于防护手套的制备，其中水性聚氨酯因其无 需大量有机溶剂，环境危害小而备受关注。但目前商业化的水性PU多为线性产品或轻 度交联产品，虽然具有优良的弹性，但强度较差，如中国专利CN1380358A制备一种热 塑性聚氨酯手套，其伸长率优良，但拉伸强度不高。

一股可以通过交联的方式进行改性。但通过前交联的方式容易使乳液分散不均匀， PU粒间不融合，造成手套在干燥成膜时发生龟裂，成膜后的制品无法呈现PU原本的 高性能，因此多采用高温后交联的方式制备成型，常用的方法是采用多胺类物质做交联 剂，如中国专利CN 1807481利用乙二胺为扩链剂，在90℃下烘干成膜，但多胺味道较 大，异氰酸酯基团与多胺物质反应属于扩散反应，并不能保证所有胺类物质都反应完全， 残余在制品中的多胺会刺激皮肤。而且不能保证多胺类物质完全参与反应，残存的乙二 胺一旦存留于制品中，会刺激皮肤。中国专利CN 1329624先对部分异氰酸酯基团进行 封端，再用多元胺扩链，制备含封端异氰酸酯基团的分散液，进而高温成膜，多元胺作 为扩链剂、交联剂以及部分中和剂，使得多元胺反应完全，但多胺类物质的使用同样会 导致引入大量聚氨酯-脲基团，使得制品模量过大，穿戴不舒适，紧绷感强。中国专利 CN1774459利用水做扩链剂，不添加胺类物质进行扩链，不添加交联剂或固化剂，虽然 控制了聚氨酯-脲基团含量，但交联程度低，所制产品断裂和拉伸强度一股

此外，中国专利CN 1351620、CN 1942439和CN 1554685均是通过添加表面活性 剂来获得水性的分散效果，但表面活性剂的存在会对产品的最终性能产生不利影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水性聚氨酯弹性体乳液及制备方法和应用，以克服现有 技术中强度差，交联改性后模量高的不足。

本发明的水性聚氨酯弹性体乳液的制备方法，包括如下步骤：

(1)将有机二异氰酸酯、分子量为600～4000的多羟基化合物、含羟基羧酸和有机 锡类催化剂混合，在60～90℃反应2～5h；优选70～80℃反应3～4h；

(2)加入具有活性氢的扩链剂，继续反应至达到残余NCO％的理论值；

(3)加入多羟基类链终止剂，使残余NCO％含量为0；

(4)在30～55℃下加入有机胺进行中和反应，中和程度为含羟基羧酸摩尔量的 70％～100％，优选80％～90％；

(5)加入交联剂和水，获得一种水性分散液，即为本发明所述的水性聚氨酯弹性 体乳液；

各个组分的重量份数如下：

优选的，各个组分的重量份数如下：

有机锡催化剂的重量用量为有机二异氰酸酯的0.05～0.2％；

所述的有机二异氰酸酯为脂肪(环)族或芳香族异氰酸酯，可以选自异佛尔酮二异 氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、 甲苯二异氰酸酯或苯二亚甲基二异氰酸酯中的一种以上；优选脂肪(环)族的异氰酸酯；

所述的分子量为600～4000的多羟基化合物为大分子多元醇，可以是聚酯型或聚醚 型中的一种以上，如聚氧化乙烯二醇、聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃二醇、聚己内酯二 元醇、聚碳酸酯二元醇或聚己二酸丁二醇酯；优选分子量为1000～2000的大分子多元醇；

所述的含羟基羧酸选自二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸中的一种以上；