[发明专利]桐油酸酐酯多元醇改性水性聚氨酯乳液的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学合成领域，具体为一种桐油酸酐酯多元醇改性水性聚氨酯乳液的制备方法。

背景技术

水性聚氨酯是聚氨酯粒子分散在水中的二元胶态体系，它不仅可以实现环保所要求的低VOC排放，而且还能保留传统溶剂型聚氨酯的一些优良性能，如低温柔顺性好、耐磨性和耐屈挠性优异等。但水性聚氨酯存在着耐溶剂性差、耐水性差、力学性能不足等缺点，严重限制了它的使用范围。因此，水性聚氨酯的改性已成为该领域的研究热点。

在各种水性聚氨酯改性方法中，内交联改性是较为有效和常用的方法之一。内交联法是在聚氨酯大分子链中引入含有三个或三个以上官能团的单体（如三羟甲基丙烷），生成具有支化分子结构的聚氨酯胶束。由于天然植物油具有来源广泛、品种繁多、价格低廉、可选择性强、可降解和可再生等诸多优点，所以，利用植物油内交联改性水性聚氨酯逐渐受到人们的重视。该方法是将植物油脂结构中部分或全部双键化学改性后（如环氧化、羟基化或臭氧氧化），制得平均官能度大于2的多元醇，作为内交联剂再与异氰酸酯发生反应。目前，以桐油酸酐酯多元醇改性水性聚氨酯的方法尚未见文献报道。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种桐油酸酐酯多元醇改性水性聚氨酯乳液的制备方法，以解决上述背景技术中的缺点。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

桐油酸酐酯多元醇改性水性聚氨酯乳液的制备方法，通过以下工艺来实现：多异氰酸酯和低聚物多元醇反应得到预聚物，预聚物在催化剂催化下与小分子扩链剂、亲水扩链剂和改性剂桐油酸酐酯多元醇反应得到聚氨酯树脂，聚氨酯树脂被成盐剂中和后乳化得到桐油酸酐酯多元醇改性水性聚氨酯乳液。其反应式如下：

基于上述原理，具体步骤如下：

①在反应器中加入一定量的低聚物多元醇，110℃下真空脱水1-2 h；

②向低聚物多元醇中加入低聚物多元醇质量1.5 倍-3.5倍的丙酮，于60℃-80℃下滴加低聚物多元醇质量0.5倍-1.5倍的多异氰酸酯，反应1-2 h；

③向上步骤反应溶液中加入少量的催化剂，滴加低聚物多元醇质量分数5%-30%的亲水扩链剂、0.1%-6%的小分子扩链剂和6%-33%的改性剂桐油酸酐酯多元醇的混合物，反应3-5 h；

④将上步骤的反应溶液降温至40℃-50℃后，加入低聚物多元醇质量分数5%-30%的成盐剂三乙胺，反应20 min -40 min；

⑤反应溶液再次降温至30℃-40℃后，在高速搅拌下加入低聚物多元醇质量2.5倍-4.5倍的去离子水，乳化分散30 min -40 min后减压脱去丙酮，得到桐油酸酐酯多元醇改性水性聚氨酯乳液。

在本发明中，所述多异氰酸酯为甲苯2,4-二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六次甲基二异氰酸酯(HDI)、苯二甲撑二异氰酸酯(XDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、六氢甲苯二异氰酸酯(HTDI)和多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)中的一种或几种的混合物。

在本发明中，所述低聚物多元醇为聚四氢呋喃二醇、聚己二酸丁二醇酯(PBA)、聚己二酸乙二醇酯(PEA)、聚己二酸丙二醇酯(PPA)、聚己二酸新戊二醇酯(PNA)、聚己二酸己二醇酯(PHA)、聚氧化丙烯二醇(PPG)、聚氧化乙烯二醇(PEG)和聚碳酸酯二醇(PCDL)中的一种或几种的混合物。

在本发明中，所述小分子扩链剂为1,4-丁二醇(BDO)、一缩二乙二醇(DEG)、乙二醇(EG)、1,2-丙二醇(1,2-PDO)、1,6-己二醇(1,6-HDO)、新戊二醇(NPG)、乙二胺和丁二胺中的一种或几种的混合物。

在本发明中，所述亲水扩链剂为二羟甲基丙酸(DMPA)、乙二胺基乙磺酸钠、1,4-丁二醇-2-磺酸钠及其衍生物、二羟甲基丁酸(DMBA)、1,2-二羟基-3-丙磺酸钠(DHPA)、二羟甲基乙酸和二羟甲基丁二酸中的一种。

在本发明中，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡(DBTDL)、辛酸亚锡(T-9)和二醋酸二丁基锡中的一种。

在本发明中，所述桐油酸酐酯多元醇为桐油酸-马来酸酐加合物三乙二醇酯、桐油酸-马来酸酐加合物三1,2-丙二醇酯、桐油酸-马来酸酐加合物三1,3-丙二醇酯、桐油酸-马来酸酐加合物三1,4-丁二醇酯、桐油酸-马来酸酐加合物三新戊二醇酯的一种。

有益效果：