[发明专利]一种阳离子型水性聚氨酯分散体及其制备方法

权利要求书

1.一种阳离子型水性聚氨酯分散体，其特征在于，它是特制的异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物溶液滴加到由含叔胺基的双羟基化合物和侧链含脂肪烃基的双羟基化合物组成的底料溶液中，反应后得到的聚氨酯预聚物溶液，经中和、乳化得到的阳离子型水性聚氨酯分散体，其树脂分子的侧链上具有长链脂肪烃基； 

按质量百分数计，各原料用量为：异氰酸酯15～45％，聚合物二元醇30～55％，小分子扩链剂1.5～5％，交联剂0.2～3％，催化剂0.01～0.15％，含叔胺基的双羟基化合物6～15％，侧链含脂肪烃基的双羟基化合物8～20％，以上各原料用量百分数之和为100wt％； 

中和时的中和剂用量为以摩尔数计的含叔胺基的双羟基化合物用量的80～130％； 

乳化时的去离子水用量为上述形成阳离子型水性聚氨酯树脂所用原料总质量的1.5～3倍； 

溶剂用量能满足制得固体含量为40～75wt％的异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物溶液和固体含量为40～75wt％的底料溶液的需要； 

所述含叔胺基的双羟基化合物为甲基二乙醇胺、乙基二乙醇胺、异丙基二乙醇胺、正丁基二乙醇胺、叔丁基二乙醇胺、环己基二乙醇胺、正己基二乙醇胺中的一种或几种； 

所述侧链含脂肪烃基的双羟基化合物结构如下式所示： 

式中，Rf为C12～C22的饱和或不饱和脂肪烃基。 

2.根据权利要求1所述的阳离子型水性聚氨酯分散体，其特征在于，所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、4,4’-二环己基甲烷-二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、四甲基苯二甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、 1,5-萘二异氰酸酯中的一种或几种；所述聚合物二元醇为聚己内酯二元醇、聚碳酸酯二元醇、聚四氢呋喃醚二元醇、聚环氧乙烷二元醇、聚环氧丙烷二元醇、聚己二酸丁二醇酯二元醇、聚己二酸乙二醇酯二元醇、聚己二酸二乙二醇酯二元醇中的一种或几种；所述小分子扩链剂为乙二醇、一缩二乙二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、二甘醇、二羟甲基环己烷中的一种或几种；所述交联剂为三羟甲基丙烷、丙三醇、季戊四醇中的一种或几种；所述催化剂为三乙胺、三乙烯二胺、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中的一种或几种；所述溶剂为丙酮、丁酮、1-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺中的一种或几种；所述侧链含脂肪烃基的双羟基化合物为硬脂酸二乙醇酰胺、油酸二乙醇酰胺中的一种或几种；所述中和剂为乳酸、醋酸、盐酸、磷酸、硫酸和硫酸二甲酯中的一种或几种。 

3.一种权利要求1所述的阳离子型水性聚氨酯分散体的制备方法，其特征在于，具体步骤如下： 

①按下述配方准备原料 

按质量百分数计，各原料用量为：异氰酸酯15～45％，聚合物二元醇30～55％，小分子扩链剂1.5～5％，交联剂0.2～3％，催化剂0.01～0.15％，含叔胺基的双羟基化合物6～15％，侧链含脂肪烃基的双羟基化合物8～20％，以上各原料用量百分数之和为100wt％； 

中和剂的用量为以摩尔数计的含叔胺基的双羟基化合物用量的80～130％； 

乳化时的去离子水用量为上述形成阳离子型水性聚氨酯树脂所用原料总质量的1.5～3倍； 

溶剂用量能满足制得固体含量为40～75wt％的异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物溶液和固体含量为40～75wt％的底料溶液的需要； 

②制备异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物溶液 

将步骤①准备的异氰酸酯、聚合物二元醇、小分子扩链剂、交联剂、催化剂和适量溶剂混合，在80～90℃下反应3～5h，得到异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物溶液，其固体含量 在40～75wt％范围，保存备用； 

③准备底料溶液 

将步骤①准备的含叔胺基的双羟基化合物、侧链含脂肪烃基的双羟基化合物与适量溶剂混合作为底料溶液，其固体含量在40～75wt％范围； 

④制备阳离子型水性聚氨酯分散体 

将步骤聚②制得的异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物溶液滴加步骤到③准备的底料溶液中，在60～70℃下2h内滴加完毕，在60～70℃下保温5h后，得到聚氨酯预聚物溶液，取样测其粘度，再降温至＜30℃，以1000～3000r/min的转速搅拌下，加入中和剂中和后，加入去离子水乳化，抽除溶剂后，得到阳离子型水性聚氨酯分散体。 

4.根据权利要求3所述的阳离子型水性聚氨酯分散体的制备方法，其特征在于，所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、4,4’-二环己基甲烷-二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、四甲基苯二甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯中的一种或几种；所述聚合物二元醇为聚己内酯二元醇、聚碳酸酯二元醇、聚四氢呋喃醚二元醇、聚环氧乙烷二元醇、聚环氧丙烷二元醇、聚己二酸丁二醇酯二元醇、聚己二酸乙二醇酯二元醇、聚己二酸二乙二醇酯二元醇中的一种或几种；所述小分子扩链剂为乙二醇、一缩二乙二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、二甘醇、二羟甲基环己烷中的一种或几种；所述交联剂为三羟甲基丙烷、丙三醇、季戊四醇中的一种或几种；所述催化剂为三乙胺、三乙烯二胺、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中的一种或几种；所述溶剂为丙酮、丁酮、1-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺中的一种或几种；所述侧链含脂肪烃基的双羟基化合物为硬脂酸二乙醇酰胺、油酸二乙醇酰胺中中的一种或几种；所述中和剂为乳酸、醋酸、盐酸、磷酸、硫酸和硫酸二甲酯中的一种或几种； 

所述含叔胺基的双羟基化合物为甲基二乙醇胺、乙基二乙醇胺、异丙基二乙醇胺、正丁基二乙醇胺、叔丁基二乙醇胺、环己基二乙醇胺、正己基二乙醇胺中的一种或几种； 所述侧链含脂肪烃基的双羟基化合物结构如下式所示： 

式中，Rf为C12～C22的饱和或不饱和脂肪烃基。