[发明专利]一种交联型水性聚氨酯及其制备方法

说明书

本发明公开一种交联型水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：步骤1，将聚酯多元醇、二异氰酸酯混合，再滴加催化剂二月桂酸二丁基锡，通入氮气，进行反应；步骤2，然后加入亲水扩链剂进行反应，再加入封端扩链剂反应；加入中和剂反应后，加水分散，得到水性聚氨酯乳液；步骤3，向水性聚氨酯乳液中加入多双键蓖麻油溶液，并滴加引发剂，进行反应，反应结束后除去溶剂，即得交联型水性聚氨酯。本发明先合成水性聚氨酯乳液，再将多双键蓖麻油与水性聚氨酯进行自由基共聚反应，多双键蓖麻油被接入水性聚氨酯结构中合成了具有空间网络结构的交联型水性聚氨酯，使其机械性能提高；聚合物内部的空间密度增大，使空间缩小水分子难以进入，耐水性提高。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种交联型水性聚氨酯及其制备方法。

背景技术

水性聚氨酯乳液因其以水为介质存在干燥迟缓的问题，还由于在合成时引入了羧基、磺酸基等亲水基团及缺乏化学交联的线性结构而表现出耐热性差、耐溶剂性差、拉伸强度低等缺点，这都严重制约了水性聚氨酯的大范围推广应用。所以，为提高水性聚氨酯的耐水性、耐溶剂性及力学性能需要对其进行更加深入的交联改性--活性基团之间形成化学键将聚氨酯大分子链交联起来，形成网状结构的聚合物。

蓖麻油(C.O)是天然油脂，具有活性基团多、来源广泛等优点，化学结构主要是蓖麻油酸三酸甘油酯。蓖麻油分子中含有大量碳碳双键和羟基，为共聚、交联反应提供活性接枝点，可引入PU链段之间发生不可控交联，形成具有交联互穿的网络状结构。但由于蓖麻油羟基平均官能度约为2.7，直接与异氰酸酯反应交联程度低，所以用马来酸酐(MA)进行改性引入双键，则改性后的蓖麻油双键官能度大幅提高，与含双键的水性聚氨酯共聚得到交联程度更高的交联互穿的网络状结构，胶膜机械性能也显著增强。

目前，有将蓖麻油与马来酸酐进行反应来增加蓖麻油官能度的，但该技术在于先将蓖麻油一个支链上的羟基与马来酸酐进行单酯化反应，剩余两个支链的羟基再与异氰酸酯基团反应作为聚氨酯预聚体的软段，这样使得预聚体软硬段比例难以控制，胶膜的力学性能也随之降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种交联型水性聚氨酯及其制备方法，所得交联型水性聚氨酯形成的胶膜耐水性和机械性能大大提高。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种交联型水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将聚酯多元醇、二异氰酸酯混合，再滴加催化剂二月桂酸二丁基锡，通入氮气，进行反应；

步骤2，然后加入亲水扩链剂进行反应，再加入封端扩链剂反应；加入中和剂反应后，加水分散，得到水性聚氨酯乳液；

步骤3，向水性聚氨酯乳液中加入多双键蓖麻油溶液，并滴加引发剂，进行反应，反应结束后除去溶剂，即得交联型水性聚氨酯。

优选的，多双键蓖麻油溶液采用如下方法制备得到：将马来酸酐溶于有机溶剂，再滴加到蓖麻油中进行酯化反应，反应结束后，调节pH＝7～8，加水稀释，制得多双键蓖麻油溶液；其中，马来酸酐和蓖麻油的摩尔比为 (2.7～3)：1。

进一步的，酯化反应在微波反应器中进行，酯化反应的反应温度为80℃ -100℃，反应时间为40～60min，微波辐射功率400w～600w。

进一步的，步骤1中，反应温度为60～80℃，反应时间为1h～3h；

优选的，步骤1中，聚酯多元醇和二异氰酸酯的摩尔比为1：(2.6～3.2)，二月桂酸二丁基锡的添加量为二异氰酸酯和聚酯多元醇总质量的 0.05％～0.08％。

优选的，步骤2具体是：加入亲水扩链剂在60℃～80℃下反应2h～4h，再加入封端扩链剂在60℃～80℃下反应1h～2h，降温至40℃～50℃，加入中和剂反应15min～30min，调pH值至7～8，加水分散得到水性聚氨酯乳液。