[发明专利]一种水性温敏智能型聚氨酯防水透湿涂层剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水性温敏智能型聚氨酯防水透湿涂层剂及其制备方法，属于纺织化工技术领域。

背景技术

研究表明，当人体处于热平衡时，感觉舒适的皮肤平均温度为32～34℃，在身体任何部位的皮肤温度与皮肤平均温度差在1.5～3.0℃时，人体感觉不冷不热，若温度差超过4.5℃，人体将有冷暖感，因此，本发明是根据人体的这一特点研制能对人体温度变化做出积极响应的智能型防水透湿织物涂层剂。

智能型防水透湿聚氨酯膜透湿机理在于：形状记忆型聚氨酯分子链的微布朗运动在临界温度(Tc)附近有突跃变化，自由体积大小和自由体积分数也发生突跃，使水汽分子透过速度在温度Tc附近也发生明显变化，将形状记忆聚氨酯的Tc调节到人体适宜温度范围内，即使得该聚氨酯膜的防水透湿性具有了智能性，即低温时防风保暖，高温时防水透湿。

智能型防水透湿聚氨酯涂层剂的最大特点在于其温敏性，是目前透湿性聚氨酯膜研究的前沿，至今温度灵敏度较高的防水透湿聚氨酯透湿膜报道还较少。

传统的防水织物通常是由涂有各种合成橡胶的织物制成的，这类织物有非常优越的防雨性，但却没有透湿性。人们穿着这类织物的服装在野外活动如登山、赛跑等激烈活动时，产生的大量汗液就无法以蒸气形式排出，而在服装内部形成冷凝水，使人体感到粘湿、发闷等不舒适。现有公布的智能型防水透湿聚氨酯涂层剂，如专利CN101709197A公布的一种温敏型的亲水性交联结晶型聚氨酯涂层剂及其制备方法与应用，该聚氨酯涂层剂是利用预聚体法以4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(纯MDI)为硬段，以聚酯或聚醚多元醇聚酯类为软段，其整理过涂层织物的透湿性对环境温变的响应范围约为17.0～28.0℃，此温度范围偏低，不太适于人体适宜温度变化的需要。另外，如周虎等人公布的双开关温敏聚氨酯膜的制备及其透汽性研究，研究制备出三种不同软段结构的温敏聚氨酯并将其进行共混，得到双开关温敏聚氨酯膜，透汽性最高仅为1000g·m^-2d^-1，透湿效果一般。

发明内容

本发明的目的是为了解决传统聚氨酯涂层剂存在透汽性差，且敏感温度不适应人体温度等缺点，而提供一种水性智能型聚氨酯防水透湿涂层剂的制备方法。本发明通过选择聚氨酯软段和硬段，并通过选择合适的原料、比例和反应条件等，合成一种嵌段聚醚基聚氨酯(PTPE-PU)，从而制备更适合人体温度舒适度需要的温敏型，且集防水与透湿功能于一体的织物涂层剂。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明以聚四氢呋喃醚、聚乙二醇为原料合成的嵌段聚醚(PTPE)为软段，以二异氰酸酯(ADI)为硬段，合成制备的嵌段聚醚基聚氨酯(PTPE-PU)，并将PTPE-PU制成膜，该涂层剂具有温敏防水透湿性能。

本发明的一种水性温敏智能型聚氨酯防水透湿涂层剂的制备方法，具有操作步骤如下：

步骤(1)PTPE的合成

①将聚四氢呋喃与聚乙二醇按照摩尔比为1∶1～5∶1的比例关系混合后加热至融化，在氮气环境下搅拌反应15～25分钟后，将浓硫酸或浓盐酸按照占总质量为3～5％的比例关系滴加到反应体系中，并升温至100～130℃，升温后停止通氮气，并抽真空，保温反应3～6小时。优选聚四氢呋喃醚和聚乙二醇的质量比为2.4∶1。

②将上述反应液撤去真空，加入离子水，煮1～1.5小时；

③再向反应液中加入碱进行中和，反应1～2小时。所述的碱为氢氧化钙、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种，加入的碱与反应体系中酸的摩尔比大于1。

④将中和后的反应液在100～120℃下减压蒸馏3～6.5小时，得到浑浊的粘稠液体，加入溶剂进行稀释，降低粘度，得到无色透明液体。所述的溶剂为乙醇或丙酮。

⑤最后根据所选溶剂确定需温度对反应液进行减压蒸馏2～3小时，得到的PTPE溶液。

⑥在搅拌条件下，将得到的PTPE溶液升温至90～105℃，抽真空除水3～6小时，得到所需PTPE。

步骤(2)PTPE-PU的制备

制备PTPE-PU所需的各组分原料的质量百分比如下：

PTPE：    52～65％

ADI：     25～40％

催化剂：  0.05～0.5％

乳化剂：  1.5～3.2％

扩链剂：  3.1～4.5％

中和剂：  2.4～4.5％

PTPE-PU的具体制备步骤如下：