[发明专利]一种具有高拉伸力涂层薄膜的水性聚氨酯涂料的生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及水性涂料的生产工艺领域，尤其涉及一种具有高拉伸力涂层薄膜的水性聚氨酯涂料的生产工艺。

背景技术

聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称。是一种高分子化合物，其特点是在聚合物链的分子结构中有重复的氨基甲酸酯基团（-NHCOO-）。

水性聚氨酯系用二异氰酸酯和二元醇等进行缩聚反应生成两端都是-NCO的预聚体后，再用接有亲水酸性基团的二胺作为扩链剂嵌到聚氨酯分子链上；根据反应所用的原料官能团数目的不同，可以制成线型或体型结构。由于反应生成的预聚体中引入亲水基团，使其具有一定程度的亲水性，而后成盐乳化，分散至水中制成水性聚氨酯，也称聚氨酯水分散体。具有无毒、不燃、不爆、环保等特点。

聚氨酯自发明出来以后即成为用途广阔的高分子材料，可制成形态各异的产品，是一种“可剪裁的”“万能”的聚合物。

国内目前用于合成革、纺织品等表面上的涂饰剂仍普遍采用传统的有机溶剂型聚氨酯作为主要原材料，溶剂型聚氨酯含70%的甲苯、二甲苯、DMF、丁酮、丁醇等有毒、易燃、易爆的有害物质，所以导致对人体的毒害，对环境的污染、安全事故和职业病的频发。

由于在合成水性聚氨酯时，没有使用DMF、甲苯、MEK等溶剂，因此无公害，具有不燃、安全、环保的独特性能和无毒、无污染等优点，可以满足无V℃排放的环保要求，因此水性聚氨酯乳液越来越受到重视；现代化工业发达国家已经采用水性聚氨酯树脂来代替溶剂聚氨酯进行生产。

水性聚氨酯乳液由于具有良好的综合性能，目前已广泛用于服装、鞋业、皮包、家庭用品和家具、汽车和交通设施以及纺织助剂、造纸业助剂、涂料和粘合剂等领域。通过采用HDI、IPDI、H₁₂MDI等异氰酸酯为原料，可以获得不变黄、高强度系列，聚醚耐水系列，聚酯系列及双组分和单组分涂饰剂系列产品，使得水性聚氨酯可以满足皮革、纺织品、家具、印刷等不同行业的生产需求。同时赋予产品手感细腻、丰满、高光泽度、防水且透气性能好等诸多特点。

在合成革生产、皮革表面处理过程中使用水性聚氨酯，其成膜性好，粘结牢固，涂层耐酸、耐碱、耐水、耐寒、耐磨、耐屈挠，透湿、透气性强，富有弹性，制成的成品手感丰满、质量柔软、舒适、能大大提高合成革、皮革的等级。但与国外皮革涂饰剂相比，国内大部分产品仍存在光亮度、牢度、耐干湿擦等级不高等缺点。

此外，水性聚氨酯作为涂层剂、整理剂在纺织品中有广泛的应用。用作纺织物面料涂层，具有成膜性能好，遮盖力强，粘接牢固，涂层光亮、耐洗、耐磨、挺拔、防皱、手感好、防水，提高染色度和耐湿擦能力强的特点；能赋予织物柔软、丰满的手感，改善织物耐磨性、抗皱性、回弹性、通透性和耐热性等。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明目的在于提供一种具有高拉伸力涂层薄膜，可替代传统皮革、纺织面料表面涂料的水性环保聚氨酯涂料制备工艺。该工艺中亲水性基团分布的位置与传统工艺相比，在分子链中的分布较广，不仅仅分布于预聚体链端，同时也分布于链中，进一步提高了亲水基团的亲水效率；同时根据预聚体分子链的结构特点，选用了两种溶剂体系。该溶剂体系能够显著增加水性聚氨酯涂料成膜后的伸长率、拉伸力，并且溶剂体系与水性乳液的相容性好，乳液的稳定性高。。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种具有高拉伸力涂层薄膜的水性聚氨酯涂料的生产工艺，所述的生产工艺以聚醚多元醇和异氰酸酯为原料，在反应过程中，逐步加入亲水性扩链剂，当反应到达理论NCO%值后，加入乙二醇二甲醚-丙酮混合溶剂或二甘醇二甲醚-丙酮混合溶剂，最后经过成盐、乳化和扩链得到产品；其详细的制备方法如下：

1）将聚合物多元醇、亲水性扩链剂加入至反应瓶中，加热搅拌后，加入异氰酸酯，降温至70℃反应25～35min；

2）加入小分子扩链剂后，升温至80℃反应25～35min；

3）再次加入亲水性扩链剂，升高反应温度至85℃反应25～35min；

4）当反应体系达到理论NCO%值3.94%后，加入乙二醇二甲醚-丙酮混合溶剂或二甘醇二甲醚-丙酮混合溶剂，降温至30～40℃，最后加入中和剂成盐和去离子水高速搅拌分散，在扩链剂水合肼的条件下扩链得到产品。

本发明所述的反应过程中原料的质量份数为：聚合物多元醇：亲水性扩链剂：异氰酸酯：小分子扩链剂70：5～7.2：30～39：3～5.1，其中乙二醇二甲醚-丙酮混合溶剂或二甘醇二甲醚-丙酮混合溶剂的比例为1:1～5。