[发明专利]一种环境友好的消光型水性聚氨酯树脂的制备方法

说明书

本发明是一种环境友好的消光型水性聚氨酯树脂的制备方法。首先制备聚氨酯预聚体。用聚乙二醇与脂肪族二异氰酸酯，如异氟尔酮二异氰酸酯或六亚甲基二异氰酸酯反应，再依次加入羧酸型亲水扩链剂及聚醚型多元醇制得水性聚氨酯预聚体。第二步是水分散及后扩链过程。将去离子水加到水性聚氨酯预聚体中进行分散，依次滴入后扩链剂2‑[(2‑氨基乙基)氨基]乙磺酸钠水溶液和水合肼水溶液，最后制得一种环境友好的消光型水性聚氨酯树脂。本发明的优点是采用化学消光方法制备一种消光型水性聚氨酯树脂，其制备工艺简单，不需加任何有机溶剂、消光剂。该类树脂乳液稳定性好，固含量高，胶膜力学性能好，耐水性好，光泽度（60°）2.0，透光率（%）11，固含量45‑50%。

技术领域

本发明涉及一种环境友好的消光型水性聚氨酯树脂的制备方法。

背景技术

随着人们审美理念的变化，消光涂料用在材料表面的装饰越来越受欢迎。例如皮革、纤维织物、纸张等材料表面涂上消光涂料能产生非常自然的光学外观，舒适的触觉感，能掩饰一些细小的划痕、脏污及指纹。消光效果主要取决于涂层表面反射光的能力。高光材料表面反射光的能力较强而消光材料表面主要产生光的折射或减弱反射光的强度。

对于材料表面传统的消光方法是物理消光法，即将大量的消光剂，如二氧化硅粉末添加到树脂中产生消光的效果。这种方法的缺点是：首先，涂料中添加的消光剂随着时间的增加很容易产生沉降，在印刷时会引起染色不均匀导致最终材料表面光泽度不均一。第二，通常树脂与消光剂的相容性很差，涂层很容易剥落。随着时间的增长，光泽度也会升高。第三，由于涂料内部消光剂的凝结，印刷后的材料表面会产生凹凸不平的效果，降低了材料的柔韧感。

一些传统的涂料含有大量的有机溶剂，对人体健康及环境产生不利的影响。

本发明的一种环境友好的消光型聚氨酯树脂的制备方法采用一种新型的化学消光方法，不需要添加任何消光剂，消光效果是在聚氨酯树脂干燥的过程中产生的。这种制备方法不同于传统水性聚氨酯的制备方法，制备过程中不需要添加大量有机溶剂减少反应体系粘度。其技术特点如下：（1）在合成水性聚氨酯的过程中，使用2-[(2-氨基乙基)氨基]乙磺酸钠和水合肼作为后扩链剂，也作为内乳化剂。亲水扩链剂DMPA使用量过多会减少涂膜的硬度和耐水性，但是本发明方法将2-[(2-氨基乙基)氨基]乙磺酸钠接到聚氨酯骨架上能增加聚氨酯胶膜水解稳定性和热稳定性能。更重要的是如果2-[(2-氨基乙基)氨基]乙磺酸钠的使用量合适，它能使聚氨酯乳液形成大量的有规立构球形的乳胶粒子，从而使涂层表面产生显著的消光效果。另外，两种扩链剂的联合使用也可以有效阻止乳胶粒子的变形，从而使涂层表面产生消光效果。（2）单独使用DMPA离子单体作为亲水扩链剂制备出来的水性聚氨酯对PH值和电解质都比敏感。而且DMPA使用量越多，乳液粘度越大，粒径越小，涂膜光泽度越高，制备过程中需要加大量的有机溶剂降低体系粘度，乳液固含量降低。本发明的制备方法使用非离子亲水单体聚乙二醇与离子单体协同作用合成消光型水性聚氨酯，并合理设计配方组成及工艺方法，不仅大幅度减少了DMPA的使用量（2.2-2.4%），同时能增加水性聚氨酯的分散稳定性，使水性聚氨酯预聚体很容易分散在少量的水中，增加分散体固含量（45-50%）。在制备过程中，仅仅使用很少量的有机溶剂（5-10%），成品可以直接涂饰使用，即使脱除残余有机溶剂也十分容易。（3）多元醇和亲水扩链剂DMPA与异氰酸酯的反应顺序上，本发明方法采用异氰酸酯先与非离子型亲水单体聚乙二醇反应，再依次与离子型亲水扩链剂DMPA和聚四氢呋喃醚反应，这样可以使亲水基团优先占据在聚氨酯大分子主链上，具有最佳的提高乳液分散稳定性的效果。（4）本发明制备的消光型水性聚氨酯树脂具有显著的消光效果，树脂固含量高，水解稳定性好，胶膜力学性能佳。光泽度（60°）2.0，透光率（%）11，固含量45-50%。

发明内容

为了克服现有传统消光水性聚氨酯制备技术上的缺陷，本发明是一种环境友好的消光型水性聚氨酯树脂的制备方法。

本发明的一种环境友好的消光型水性聚氨酯树脂的制备方法，步骤和条件如下：