[发明专利]一种阳离子型水性聚氨酯分散体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种阳离子型水性聚氨酯分散体及其制备方法。 

背景技术

自水性聚氨酯诞生以来，它就以其用途广泛和环境友好的优点成为聚氨酯中发展最快、最活跃的分支之一，其中的阳离子型水性聚氨酯，由于其分子骨架上带有阳离子基团，这就使其可以在酸性条件下使用，并且具有优异的耐化学药品性、耐腐蚀性、耐溶剂性和较好的粘结性能。这些特点使其在金属材料表面处理液、皮革、涂料、胶粘剂、纺织和造纸等领域有着较好的应用。但是，阳离子型水性聚氨酯作为涂层应用于不同基材时，一般要求涂层具有一定的耐溶剂性，而目前市场上的阳离子型水性聚氨酯产品普遍存在着耐溶剂性(特别是耐乙醇擦拭)不足的问题，导致现有的产品在应用中受到很大限制；另外，目前阳离子型水性聚氨酯的合成工艺是采用先用含叔胺基的二元醇进行扩链，得到主链中含叔胺基、端基为NCO基的聚氨酯预聚体，利用中和剂使叔胺基季铵化，再乳化后得到阳离子型水性聚氨酯。由于叔胺化合物对异氰酸酯中NCO基与OH基的反应以及异氰酸酯本身的自聚反应都具有强烈的催化作用，因此，在该制备过程伴随有很多副反应，并且体系粘度在反应后期较大，导致乳化困难，严重时甚至导致凝胶。这就影响了阳离子型水性聚氨酯的生产、开发和应用。 

发明内容

本发明的第一个目的是:提供一种对于基材具有优异的附着力，涂膜耐水性、耐溶剂性优异的阳离子型水性聚氨酯分散体。 

实现本发明第一个目的的技术方案是：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。 

上述阳离子型水性聚氨酯分散体中，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。 

本发明的第二个目的是:提供一种工艺可控性较好，可制备出稳定的阳离子型水性聚氨酯分散体，乳液外观良好的阳离子型水性聚氨酯分散体的制备方法。 

实现本发明第二个目的的技术方案是：一种上述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