[发明专利]可降解水性聚氨酯/聚乙烯醇复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有机高分子复合材料合成领域，具体涉及一种可降解水性聚氨酯/聚乙烯醇复合材料，本发明还涉及上述可降解水性聚氨酯/聚乙烯醇复合材料的制备方法。

背景技术

聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯，是主链上含有重复氨基甲酸酯基团的大分子化合物的统称，它是由有机二异氰酸酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物通过加聚形成的嵌段共聚物，二异氰酸酯或多异氰酸酯和小分子扩链剂构成硬段，二羟基或多羟基化合物构成软段。聚氨酯特殊的嵌段结构使其具有良好的生物相容性和血液相容性，此外，聚氨酯还具有优异的机械性能，且可通过改变分子链中软硬段的组成成份及其比率改变聚氨酯的物理化学性能，可以在性能上满足更多需求，因此，聚氨酯在生物医学以及建筑、汽车、轻工、纺织、石化、冶金、电子、国防、机械等众多领域都得到了广泛应用。

传统的溶剂型聚氨酯在合成过程中需要使用较多的有机溶剂，这对人体健康和自然环境都会造成严重损害，因此，随着人们对生活质量的要求和环保意识的提高，以及各国环保法规对挥发性有机溶剂(VOC)排放量及有害溶剂的严格限制，水性聚氨酯(waterbornepolyurethane)由于其无毒、无污染、节能和安全可靠等特性，渐渐取代了溶剂型聚氨酯，成为了聚氨酯行业新的发展方向。水性聚氨酯是指以水代替有机溶剂作为分散介质，将聚氨酯溶解或分散在其中而形成的聚氨酯分散体。它在保持传统溶剂型PU的优秀性能的基础上更加环保，更加符合人类需求。近年来，水性聚氨酯在涂料、胶黏剂、织物整理、皮革、合成革涂饰以及油墨等领域获得了广泛的应用。然而，水性聚氨酯在大自然中是不可降解的，故在其产品用途和数量与日俱增的同时势必会加重对环境的污染，因此开发可生物降解的聚氨酯材料己引起人们的广泛重视。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可降解水性聚氨酯/聚乙烯醇复合材料，克服现有聚氨酯/聚乙烯醇复合材料有机溶剂过多且不可完全降解的缺陷，提供一种无毒可降解水性聚氨酯/聚乙烯醇复合材料。

本发明的另一目的在于提供上述可降解水性聚氨酯/聚乙烯醇复合材料的制备方法。

本发明所采用的技术方案是，一种可降解水性聚氨酯/聚乙烯醇复合材料，由如下质量份数的原料制成：

异佛尔酮二异氰酸酯7-17份，端羟基左旋聚乳酸14-24份，聚己二酸新戊二醇酯8-18份，二羟甲基丙酸3-5份，N-甲基吡咯烷酮2-7份，丙酮1-5份，三乙胺1.5-4.5份，去离子水30-40份，聚乙烯醇22-32份，二月桂酸丁基锡0.05-0.1份。

本发明所采用的另一个技术方案是，一种可降解水性聚氨酯/聚乙烯醇复合材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，称取原料：按照如下原料质量份数称取原料：

异佛尔酮二异氰酸酯7-17份，端羟基左旋聚乳酸14-24份，聚己二酸新戊二醇酯8-18份，二羟甲基丙酸3-5份，N-甲基吡咯烷酮2-7份，丙酮1-5份，三乙胺1.5-4.5份，去离子水30-40份，聚乙烯醇22-32份，二月桂酸丁基锡0.05-0.1份；

步骤2，制备水性聚氨酯乳液及聚乙烯醇溶液；

步骤3：制备水性聚氨酯/聚乙烯醇复合材料。

本发明的特点还在于，

步骤2中，水性聚氨酯乳液的制备按照如下步骤进行：

1)将端羟基左旋聚乳酸和聚己二酸新戊二醇酯在120℃下真空干燥1.5-2小时；

2)加入异佛尔酮二异氰酸酯，升温至80-90℃，搅拌2-3小时；

3)加入二丁基二月桂酸锡，继续搅拌20-40分钟；

4)将反应溶液温度降低至50-65℃，然后将二羟甲基丙酸溶于N-甲基吡咯烷酮中，再加入到反应溶液中，反应10-20分钟后，再升温至80-90℃反应2-3小时，得到水性聚氨酯预聚体，反应结束后将水性聚氨酯预聚体冷却至室温，然后加入丙酮；

5)向上述步骤4)所得反应产物中加入三乙胺与去离子水，搅拌下扩链反应15-30分钟，使预聚体充分乳化扩链，然后真空除去丙酮，得到水性聚氨酯乳液；

聚乙烯醇溶液的制备按照如下方式进行：

将聚乙烯醇溶于蒸馏水中，先浸泡2-2.5小时，然后在90℃恒温水浴中搅拌2小时，使聚乙烯醇完全溶解，制备出质量分数为12-18％的聚乙烯醇溶液；

本发明的特点还在于，步骤3中，制备水性聚氨酯/聚乙烯醇复合材料时，将步骤2所得水性聚氨酯乳液和聚乙烯醇溶液按照体积比1:1混合搅拌均匀，将所得混合溶液置于聚四氟乙烯板上，待其流平后，经干燥处理除去水分，得到可降解水性聚氨酯/聚乙烯醇复合材料。