[发明专利]一种无溶剂封闭型水性聚氨酯及制备方法

说明书

本发明涉及一种无溶剂封闭型水性聚氨酯及制备方法，可用于合成革、皮革、纺织后整理等领域。采用阳离子树枝状大分子化合物、聚醚多元醇与脂肪族二异氰酸酯反应，得到多官能度的端异氰酸酯低聚物，然后加入封闭剂进行封闭反应，加酸中和，最后加水分散乳化，得到一种不需要添加溶剂，具有多官能度的封闭型水性聚氨酯。该封闭型水性聚氨酯合成过程中粘度低，不需要添加溶剂降低粘度。应用时通过高温焙烘，发生解封闭反应，释放出具有反应活性的异氰酸酯基团，可与基材表面的活性氢或者水份发生反应，形成交联网状聚合物，从而获得良好的弹性手感、粘接强度和耐水洗性能。

技术领域

本发明属于精细化工技术领域，具体涉及一种无溶剂封闭型水性聚氨酯及制备方法。

背景技术

随着人们环保安全意识的增强，环保法规要求亦日趋严格，挥发性有机化合物(volatile organic compounds，缩写VOC)的排放越来越受到关注，不仅油性聚氨酯产品中含有大量VOC，部分传统水性聚氨酯产品中也含有一定量的VOC。在传统的水性聚氨酯聚合反应中，采用了如N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、丙酮、丁酮等溶剂，这些溶剂会部分残留水性聚氨酯产品中，并在应用施工过程中挥发到空气中形成污染。随着技术进步和环保政策引导，很多客户都要求使用低VOC甚至零VOC的水性化学品，因此对无溶剂水性聚氨酯的开发和应用研究越来越多，市场需求潜力巨大。

对于传统聚氨酯聚合工艺，随着聚氨酯预聚体分子量的增长，其粘度也逐渐增加，需要添加一定量有机溶剂来降低粘度，确保生产工艺过程顺畅，如果分子量太低，则会影响产品最终物理机械性能。采用封闭剂对聚氨酯端基异氰酸酯进行封闭反应，则制品粘度停止增长，有利于实现无溶剂生产工艺，并且封闭的异氰酸酯在高温条件下会发生解封闭反应，释放出活性的异氰酸酯基团，可与基材上的活性氢或者水份发生反应，形成交联网状聚合物，从而获得良好的弹性手感、粘接力和耐水洗性能。

发明内容

本发明目的在于提供一种无溶剂封闭型水性聚氨酯及其制备方法，该封闭型水性聚氨酯合成过程中粘度低，不需要添加溶剂降低粘度，应用时通过高温焙烘，发生解封闭反应，释放出具有反应活性的异氰酸酯基团，可与基材表面的活性氢或者水份发生反应，形成交联网状聚合物，从而获得良好的弹性手感、粘接强度和耐水洗性能。以克服现有技术的不足。

本发明的技术方案如下：一种无溶剂封闭型水性聚氨酯，其特征在于，所述无溶剂封闭型水性聚氨酯由阳离子树枝状大分子化合物、聚醚多元醇与脂肪族二异氰酸酯反应，得到多官能度的端异氰酸酯低聚物，然后加入封闭剂进行封闭反应，乙酸中和，最后加水分散乳化，得到一种不需要添加溶剂，具有多官能度的封闭型水性聚氨酯；所述阳离子树枝状大分子化合物是由多胺类化合物与丙烯酸羟乙酯进行麦克尔加成所得，其分子结构式是：

其中n＝0、1、2、3或4。

所述阳离子树枝状大分子化合物的制备方法是：将多胺类化合物加入反应容器，在持续搅拌和氮气气氛保护下，70℃保温，滴加丙烯酸羟乙酯，1小时内滴完，升温至80℃反应4小时，即得到了阳离子树枝状大分子化合物。

所述多胺类化合物为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺中的至少一种。

上述无溶剂封闭型水性聚氨酯的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将阳离子树枝状大分子化合物、聚醚多元醇加入反应容器，在持续搅拌和氮气气氛保护下，加入脂肪族二异氰酸酯，升温至80℃反应3小时；

(2)将上述反应体系降温至60℃，加入封闭剂，维持温度60℃反应4小时，得到封闭型聚氨酯；

(3)向上述封闭型聚氨酯中加入乙酸中和，然后在2000rpm高速剪切条件下加入去离子水，持续搅拌60分钟后，得到稳定的聚氨酯乳液，即为所述无溶剂封闭型水性聚氨酯。