[发明专利]一种水性聚氨酯树脂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料制造领域，特别涉及一种水性聚氨酯树脂的制备方法。

背景技术

聚氨酯是主链上含有重复氨基甲酸酯基团的大分子化合物，也是一种兼具橡胶和塑料特性的高分子材料，其性能又是可以调节的新兴材料。用聚氨酯制造的制品所涉及的范围非常广泛，其中包括聚氨酯泡沫、弹性体、涂料、粘结剂、合成纤维、合成皮革、防水材料等一系列产品。

水性聚氨酯胶粘剂是指将聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的胶粘剂，按其外观和粒径，可将水性聚氨酯分为三类：聚氨酯水溶液(粒径<0.001μm，外观透明)、聚氨酯分散液(粒径0.001～0.1μm，外观半透明)、聚氨酯乳液(粒径>0.1μm，外观白浊)。水性聚氨酯以水为基本介质，不含有机溶剂，是环境友好型产品。由于其无毒、不易燃烧、不污染环境、节能、安全可靠、易操作和改性等优点，使它在织物、皮革涂饰、木材加工、建筑、造纸等行业得到广泛应用，并逐步代替了溶剂型聚氨酯。特别是近些年，由于溶剂价格较高和环保部门对有机溶剂使用和废物排放的严格限制，使高性能水性聚氨酯成为一个重要的发展方向。

中国专利CN103087286A公开了一种水性聚氨酯弹性分散体的制备方法，将步骤制备得到的硅氧烷聚合物与多元醇和异氰酸酯，小分子扩链剂和/或亲水交联剂，催化剂进行逐级扩链聚合反应，经中和反应后，得到预聚体，进行水乳化，最后封端得弹性聚氨酯分散体。这种弹性聚氨酯分散体成膜后，除具有优秀的拉伸强度、回弹性及耐磨、耐水、耐乙醇性能外，其还具有手感柔软光滑，高透光的特性；不用外加填料，仅仅通过组份的调整使产品具有高度消光或磨砂的观感，成膜后柔软，适用于纸张、布、皮革等软基质，制备工艺简单、易操作。

CN100460434C使用异氰酸酯、聚合多元醇、催化剂、亲水扩链剂、成盐试剂、一元醇原料聚合反应而成得到阴离子自乳化水性聚氨酯乳液，其特征在于其采用2,4-亚甲基二苯基二异氰酸酯和4,4-亚甲基二苯基二异氰酸酯共混物作为异氰酸酯原料，使预聚反应速度减慢，颗粒粒经变细，得到的胶膜的断裂伸长率提高。CN102153984B用聚酯多元醇、纳米二氧化硅与二异氰酸酯反应，生成-NCO端基的预聚体；添加亲水扩链剂及多元醇单体进一步反应；然后以小分子二元醇扩链；用三乙胺中和调节反应液至pH值6-7，加入占聚酯多元醇重量5-40％的丙酮降低物料黏度，用去离子水分散成淡蓝色半透明乳液；最后真空脱除溶剂丙酮，得到单组份高耐热性水性聚氨酯胶粘剂。

为了提高水性聚氨酯的综合性能，国内外做了大量研究如加入聚酯作为原料、采用环氧进行改性和采用不同活性的异氰酸酯改变合成进度，以提高水性聚氨酯的断裂伸长率、拉伸强度、粘结强度等。但目前常用的水性聚氨酯树脂强度不高、耐磨性一般，因此急需要研发一种高强度以及具有很好的耐磨性的产品来满足市场的需要。

因此如何克服现有技术的不足是目前涂料技术领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：目前常用的水性聚氨酯树脂强度不高、耐磨性一般，提出了一种水性聚氨酯树脂的制备方法。

技术方案：

一种水性聚氨酯树脂的制备方法，包括如下步骤：

第1步、按重量份计，将丙酮15～23份、多异氰酸酯15～25份、氨基笼型倍半硅氧烷0.15～1.65份、多元醇2.8～19份、亲水性单体2.5～5份、催化剂0.01～0.5份混合均匀后，进行预聚反应，得到聚氨酯预聚体；

第2步、在聚氨酯预聚体中加入于室温下加入中和剂，然后加入水34～49份进行分散，再加入扩链剂2.9～4份进行扩链反应，降至室温，得到水性聚氨酯。

所述的多异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4-二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、亚甲基-二环己基-4,4-二异氰酸酯或甲基环己基二异氰酸酯。

所述的氨基笼型倍半硅氧烷是以氨丙基三甲氧基硅烷或氨丙基三乙氧基硅烷为原料合成得到，其立体结构选自T8、T10、T12或T14。

所述的多元醇选自乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、1,3-丁二醇、1,5-戊二醇、1,2-戊二醇、二乙二醇、三乙二醇、二丙二醇或三丙二醇，聚醚二元醇、聚酯二元醇、聚酯聚醚混合二元醇、聚氧化丙烯二醇、聚丁二烯二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸-1,6-己二醇酯二醇、聚四氢氟喃二醇、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇、聚ε-己内酯二醇或聚碳酸酯-1,6-己二醇酯二醇。