[发明专利]一种低表面张力的水性聚氨酯分散体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种属于低表面张力的水性聚氨酯分散体及其制备方法，属于有机高分子化合物领域，包括以下步骤：(1)利用2,4,7,9‑四甲基‑5‑癸炔‑4,7‑二醇和环氧乙烷和环氧丙烷，制得到炔二醇醚化合物；(2)加入2,2‑二羟甲基丙酸、双羟基化合物和二异氰酸酯，得聚氨酯预聚体；(3)加入扩链剂和pH调节剂，即得到低表面张力的水性聚氨酯分散体。本发明提供的低表面张力的聚氨酯分散体无需添加润湿剂，利用炔二醇醚的特殊结构降低水性聚氨酯分散体的表面张力，提高其对基材的润湿性，进而提高其在基材上的粘接强度，工艺简单，生产过程中不生成有害物质，不损害作业人员的身体健康，不会对环境造成污染。

技术领域

本发明属于有机高分子化合物领域，具体涉及一种低表面张力的水性聚氨酯分散体及其制备方法。

背景技术

近年来，由于聚氨酯技术的长足发展，水性聚氨酯分散体的应用越来越广泛。水性聚氨酯分散体具有绿色环保，分子结构软硬度可调，耐低温、柔韧性好、粘接强度高等特点，得到越来越多行业的认可。水性聚氨酯分散体是将聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的分散体，不仅保持了聚氨酯的优点，还因其粘度较低，施工方便，广泛应用于家具、鞋服、纺织、包装等行业。但水性聚氨酯分散体有一个极大的缺陷，即对非极性基材的润湿性差。

研究表明，基材润湿程度越高，水性聚氨酯分散体越容易在基材上铺展，被粘物之间的接触面积越大，粘接强度越高，即水性聚氨酯分散体对基材的润湿好坏将直接影响被粘物之间的粘接强度。但水性聚氨酯分散体很难在塑料、橡胶等低表面能的材料中充分润湿。常用的解决方法是添加低表面张力的润湿剂，降低水性聚氨酯分散体的表面张力。但由于所添加的润湿剂是表面活性剂，在水性体系中极易起泡，形成大量泡沫，同时也可能使分散体粘接性能下降，造成诸多使用不便。

针对低表面张力的水性聚氨酯分散体的研究也日益增多，如公开号为CN103080176A的中国专利公开了一种氟化乙氧基化聚氨酯，其分子中含有全氟烷基，用来改变液体表面性能。公开号为CN102911342A的中国专利公开了一种含氟水性聚氨酯固化剂及其制备方法，改善了水性聚氨酯分散体树脂的耐热性、耐水性，提高了粘接强度。以上两件专利均利用含氟化合物极低的表面张力，提高聚氨酯分散体的性能，但含氟化合物价格昂贵，生产过程污染较大，不可生物降解，对环境破坏大，且含氟化合物能够迅速降低分散体体系的表面张力，最终形成的胶层表面张力低，会影响材料的二次贴合。再如公开号为CN107236511A的中国专利公开了一种鞋用聚氨酯分散体组合物及其制备方法，利用改性八(氨基苯基三氧硅烷)接枝3,4’,5-三羟基二苯乙烯与二异氰酸酯、多元醇、扩链剂、改性环氧树脂和交联剂等反应，制得力学性能良好、耐水性、耐热性和润湿性能良好的鞋用聚氨酯分散体组合物。但改性有机硅合成周期长，技术难度较大，不利于推广。并且由于改性有机硅在生产过程中常有副产物卤代氢产生，不仅加重处理难度，对生产设备、作业人员和环境均有较大的安全隐患和环保压力。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是：提供一种低表面张力的水性聚氨酯分散体，能够对低表面能的材料中充分润湿，提升粘接强度。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种低表面张力的水性聚氨酯分散体的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇和催化剂氢氧化钾加入反应釜中，升温至110-120℃，通过抽真空的方式，将物料中的水分降至0.05-0.1％，然后降温至40-50℃，通入环氧乙烷和环氧丙烷，升温至130-180℃，保持2-8小时，降温至40-50℃，得到炔二醇醚化合物；

步骤2：将2,2-二羟甲基丙酸和双羟基化合物加入步骤1所得的炔二醇醚化合物中，升温至110-120℃，通过抽真空的方式，将物料中的水分降至0.05-0.1％，然后降温至40-50℃；加入二异氰酸酯，升温至50-90℃，反应2-8小时后，降温至40-50℃，得聚氨酯预聚体；