[发明专利]一种磺酸型水性聚氨酯分散体的制备方法

说明书

本发明公开了一种磺酸型水性聚氨酯分散体的制备方法。本发明先让胺基磺酸盐亲水扩链剂按照常规工艺进行第一次亲水扩链反应，在此基础上向体系中加入混合溶剂，利用混合溶剂改变残留胺基磺酸盐、聚氨酯离聚体、溶剂三者之间相容性，使整个反应体系处于近均相的反应状态，让残留的胺基磺酸盐继续进行第二次亲水扩链反应，实现对胺基磺酸盐的高效利用。本发明的制备方法大幅降低了胺基磺酸盐的残留，降低成本的同时，能够更加精准地进行配方方案设计，得到高性能的水性聚氨酯分散体。

技术领域

本发明涉及水性聚氨酯技术领域，具体地说是一种磺酸型水性聚氨酯分散体的制备方法。

背景技术

水性聚氨酯分散体因其无毒、生产和使用安全等特点，愈加受到人们的重视，加之科学技术的发展，水性聚氨酯在涂料、涂饰剂、粘合剂、织物整理等各个领域的应用越来越广泛。根据亲水基团的不同，水性聚氨酯分散体分为阳离子型、阴离子型和非离子型，其中阴离子型水性聚氨酯最为重要、应用最广泛。根据引入到聚氨酯大分子链上的阴离子基团类型，阴离子型水性聚氨酯主要分为羧酸型和磺酸型，目前，市场上阴离子水性聚氨酯产品大多为羧酸型，尤其是国内产品更是以羧酸型为主。但是，羧酸型水性聚氨酯分散体存在着配伍性差、耐老化性能差等缺点，尤其是羧酸聚酯型水性聚氨酯产品，其耐水解性能很不好，产品储存稳定期较短，不能满足高性能场合的使用要求。而磺酸型水性聚氨酯分散体的产品因其良好的耐水解性、配伍性，能够满足苛刻条件、高性能要求的场合。

磺酸型水性聚氨酯分散体主要通过磺酸型亲水扩链剂或磺酸型聚酯多元醇的选用，向聚氨酯分子链上引入磺酸盐型亲水基团，其中以胺基磺酸型亲水扩链剂的选用为主。专利文献CN101508785A优选利用N-(2-氨基乙基)-2-氨基乙烷磺酸钠盐得到稳定的聚氨酯分散体粘合剂，但没有明确表述出水性聚氨酯分散体的制备过程。专利文献CN103703041A公开了一种基于聚酯多元醇的水性聚氨酯聚脲分散体，其优选的离子化合物是胺基磺酸型亲水扩链剂，该专利明确指出采用胺基磺酸盐通过一次亲水扩链反应合成水性聚氨酯聚脲分散体。专利文献CN103360563A先制备聚氨酯预聚体，将合成的聚氨酯预聚体加溶剂稀释成若干份，分别加入不同剂量的磺酸盐型亲水扩链剂通过一次扩链反应制备成不同的聚氨酯离聚体，将聚氨酯离聚体重新混合，再分散到去离子水中乳化得到分散体，加入后扩链剂进行二次后扩链反应，最后脱除溶剂得到水性聚氨酯乳液。专利文献CN107793549A公开了一种水性聚氨酯自消光树脂及其制备方法，其将2-[(2-氨乙基)氨基]乙磺酸钠作为唯一的亲水扩链剂，该专利也是采用一次亲水扩链反应的合成方法，在亲水扩链反应过程中会持续匀速滴加丙酮溶剂来调整反应体系的粘度。以上这类采用纯胺基磺酸盐亲水扩链剂制备水性聚氨酯时都是采用一次扩链反应的合成方法，而胺基磺酸盐亲水扩链剂不溶于丙酮、丁酮等极性有机溶剂，为水相溶液体系，其与聚氨酯预聚体的相容性差，因此亲水扩链反应时扩链不均匀、扩链效率低，在加水乳化分散前，胺基磺酸盐亲水扩链剂没有被有效利用，这一方面增加了胺基磺酸盐的用量、增加成本，另一方面残留的胺基磺酸盐对水性聚氨酯分散体的性能会产生不良影响，尤其是严重影响了涂膜的耐水性。专利文献CN106800632A公开了一种纯磺酸型的高固含量水性聚氨酯乳液的制备方法，该专利也是采用一次亲水扩链反应的合成方法将磺酸基团引入到聚氨酯分子链上，但其通过在聚氨酯分子链上引入小分子胺类作为辅助扩链剂来提高磺酸盐扩链剂与聚氨酯预聚物反应的均匀性和效率。但是这种方法只是部分改善了体系的相容性，在实际制备过程中还是存在一定量的不溶于体系的胺基磺酸盐游离在外，不能有效地参与亲水扩链反应。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种磺酸型水性聚氨酯分散体的制备方法，其先让胺基磺酸盐亲水扩链剂进行第一次亲水扩链反应，再利用混合溶剂改善反应体系相容性，使残留的胺基磺酸型亲水扩链剂继续进行第二次亲水扩链反应，提升其亲水扩链聚合效率，实现胺基磺酸盐亲水扩链剂的有效利用；通过本发明的制备方法，可以更加有效地利用胺基磺酸盐亲水扩链剂，降低磺酸盐单体的残留、改善强亲水基团磺酸盐基团对聚氨酯性能的不良影响。

为此，本发明采用的技术方案为：一种磺酸型水性聚氨酯分散体的制备方法，其包含步骤：