[发明专利]一种高耐水性水溶性聚氨酯树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及水溶性聚氨酯树脂技术领域，尤其涉及一种高耐水性水溶性聚氨酯树脂及其制备方法。

背景技术

聚氨酯作为一种具有高强度、抗撕裂、耐磨等特性的高分子材料，在日常生活、工农业生产、医学等领域广泛应用。传统的聚氨酯一般为溶剂型，其挥发性有机化合物排放大，对环境污染较为严重。随着环保法规的日益严格和人们环保意识的逐渐增强，水性聚氨酯取代溶剂性产品已成为人们研究的重点。水性聚氨酯具有优异的物理机械性能，不含或含少量可挥发的有机物，生产施工安全，对环境及人体基本无害，符合环保要求。

现在普遍使用的制备方法为内乳化法，即在聚氨酯分子链上引入一些亲水性基团，使聚氨酯分子具有一定的亲水性，然后在高速分散下，凭借这些亲水基团使其自发地分散于水中，从而得到水性聚氨酯。然而亲水性基团的引入在提高聚氨酯亲水性的同时却降低了它的耐水性。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高耐水性水溶性聚氨酯树脂及其制备方法，具有优异的耐水性能和硬度，而且方法工艺稳定，反应易于控制，生产风险小。

本发明提出的一种高耐水性水溶性聚氨酯树脂制备方法，包括以下步骤：

S1、将对苯二甲酸酐聚酯二元醇和聚己二酸-1,4-环己烷二甲醇酯二醇升温熔融，保温，接着真空脱水得到物料a；

S2、将四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯加入物料a中，升温，保温，降温后加入1,5-戊二醇、三聚氰胺-甲醛树脂和N-甲基吡咯烷酮，再加入辛酸钴，升温，保温，得到物料b；

S3、将物料b降温后，再滴加含N-丙基二乙醇胺和双(2-羟乙基)苯胺的混合溶液，升温，保温得到物料c；

S4、向物料c中滴加丙酸进行中和后，真空蒸馏得到高耐水性水溶性聚氨酯树脂。

优选地，S1中，将对苯二甲酸酐聚酯二元醇和聚己二酸-1,4-环己烷二甲醇酯二醇升温至130～160℃，保温3～4.5h，接着真空脱水得到物料a。

优选地，S2中，将四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯加入物料a中，升温至90～100℃，保温2～3h，降温至45～55℃后加入1,5-戊二醇、三聚氰胺-甲醛树脂和N-甲基吡咯烷酮，再加入辛酸钴，升温至87～90℃，保温2.5～3.2h，得到物料b。

优选地，S3中，将物料b降温至40～45℃后，再滴加含N-丙基二乙醇胺和双(2-羟乙基)苯胺的混合溶液，滴加时间为4～8h，升温至82～85℃，保温1.5～3h得到物料c。

优选地，对苯二甲酸酐聚酯二元醇和聚己二酸-1,4-环己烷二甲醇酯二醇的重量比为30～33：13～16。

优选地，对苯二甲酸酐聚酯二元醇和四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯、1,5-戊二醇、三聚氰胺-甲醛树脂、辛酸钴、N-甲基吡咯烷酮的重量比为30～33：25～28：4～6：2～3：0.1～0.2：25～28。

优选地，S3中，混合溶液由N-丙基二乙醇胺、双(2-羟乙基)苯胺、N-甲基吡咯烷酮的按重量比为2～3：5～8：15～20混合得到。

优选地，辛酸钴和N-丙基二乙醇胺的重量比为0.1～0.2：2～3。

优选地，双(2-羟乙基)苯胺、丙酸和水的重量比为5～8：3～6：285～300。

本发明还提出的一种高耐水性水溶性聚氨酯树脂，采用上述高耐水性水溶性聚氨酯树脂制备方法制得。

由于同等条件下对苯二甲酸酐聚酯二元醇合成的水性聚氨酯胶膜硬度较高，本发明采用高硬度的对苯二甲酸酐聚酯二元醇为软段，阴阳离子混合亲水扩链剂，分段逐步聚合的方式合成了硬度高，附着力强，封闭性好，抗渗油和抗色素渗出性能优越，耐水性好的水性聚氨酯树脂。

另外为了克服阳离子水性聚氨酯生产过程中容易暴聚凝胶的缺陷，本发明创造性地采用阳离子联用和两种阳离子亲水扩联剂联用的方法控制反应速度，并提高乳液的稳定性和固含量。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)本发明硬度高，附着力强，封闭性好，抗渗油和抗色素渗出性能优越，耐水性好；

2)本发明润湿性好，不需要额外添加润湿剂，防止润湿剂对渗油性的影响；

3)本发明成膜速度快，漆膜透明，铅笔硬度达H～2H，耐水48h无异常，附着力为0级；

4)本发明渗透性强，抗渗油性好，漆膜表面与其他树脂相容性好；

5)本发明制备方法工艺稳定，反应易于控制，生产风险小。

附图说明

图1为本发明提出的一种高耐水性水溶性聚氨酯树脂制备方法的流程示意图。