[发明专利]二氧化碳基水性聚氨酯-聚脲、制备方法及涂料/粘接剂

说明书

本发明提供一种二氧化碳基聚(碳酸酯‑醚)型水性聚氨酯‑聚脲及其制备方法，属于涂料/粘接剂技术领域。该水性聚氨酯‑聚脲的结构式如式Ⅰ所示。本发明还提供一种二氧化碳基聚(碳酸酯‑醚)型水性聚氨酯‑聚脲的制备方法，本发明的制备过程中无需任何有机溶剂及催化剂，克服了二氧化碳基水性聚氨酯制备过程需要大量溶剂的缺点。本发明还提供上述二氧化碳基聚(碳酸酯‑醚)型水性聚氨酯‑聚脲制备得到的涂料/粘接剂，该涂料/粘接剂具有优异的机械及粘接性能，能够满足其在涂料及粘接剂方面的使用要求。

技术领域

本发明属于涂料/粘接剂技术领域，具体涉及一种二氧化碳基水性聚氨酯-聚脲、制备方法及涂料/粘接剂。

背景技术

聚氨酯涂层因具有良好的机械性能、粘接性能、耐磨性、耐腐蚀性等优点，已广泛用于家居涂装、汽车内饰、皮革、建筑材料等领域。而溶剂型聚氨酯的应用因易挥发溶剂的缺点受到限制，从而推动了水性聚氨酯的开发和利用。近年，二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯被报道兼具耐水解、耐氧化及较好的机械性能，具有替代传统聚氨酯的潜质。然而，以往报道的二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯制备过程需要用30％-70％丙酮、丁酮、氮甲基吡咯烷酮等有机溶剂降低体系粘度，不仅消耗了大量资源，更使得制备成本大幅提升，且水性聚氨酯制备过程中引入的溶剂需在后期脱除，带来了能源的浪费。正是因为制备过程中大量有机溶剂的消耗及脱除使得看起来绿色的水性聚氨酯并不那么环保。因此，开发一种二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯的无溶剂制备方法显得尤为迫切。

发明内容

为解决二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯-聚脲制备过程需要用有机溶剂作为反应介质的问题，本发明提供一种二氧化碳基水性聚氨酯-聚脲、制备方法及涂料/粘接剂。

本发明首先提供一种二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯-聚脲，结构式如式Ⅰ所示：

式Ⅰ中，R₁为

R₂为CH₂或H₂C-CH₂；

R₃为或

R₄为

式Ⅰ中，m，n均为聚合度，4≤m≤33,7≤n≤33。

本发明还提供一种二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯-聚脲的制备方法，该方法包括：

步骤一：氮气保护下，将二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)二元醇、亲水扩链剂和二异氰酸酯反应，得到末端带有NCO基团的聚氨酯预聚物；

步骤二：将步骤一得到的聚氨酯预聚物和中和剂反应，得到预聚物分散液1；

步骤三：将步骤二得到的预聚物分散液1与磺酸盐型多元胺扩链剂反应，得到预聚物分散液2；

步骤四：将步骤三得到的预聚物分散液2和多元胺扩链剂反应，得到二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯-聚脲。

优选的是，所述的二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)二元醇具有结构为m，n均为聚合度，4≤m≤33,7≤n≤33。

优选的是，所述的二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)二元醇数均分子量在1200～3500道尔顿，碳酸酯基团含量在30％～65％。

优选的是，所述的二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、二异氰酸六亚甲基酯或二环己基甲烷二异氰酸酯。

优选的是，所述的亲水扩链剂为2,2-二羟甲基丙酸或2,2-二羟甲基丁酸。