[发明专利]一种高固含量聚醚型水性聚氨酯及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高固含量聚醚型水性聚氨酯及其制备方法，制备方法包括先将聚醚多元醇、二异氰酸酯混合反应，控制合适的反应温度和时间，然后加入亲水性扩链剂、部分或者全部不含亲水基团的扩链剂、交联剂，在不加催化剂的条件下进行扩链反应，然后加水乳化，加入余量非亲水性扩链剂进行后扩链反应。本发明制备的聚醚型水性聚氨酯固含量达到45‑56％，其力学性能与传统方法制备的低固含量聚醚型水性聚氨酯相比，基本保持一致甚至得到改善。

技术领域

本发明涉及水性聚氨酯技术领域，尤其涉及一种高固含量聚醚型水性聚氨酯及其制备方法。

背景技术

水性聚氨酯是一种以水为分散介质的高聚物，由于不涉及或很少涉及有机溶剂的使用，环保性能好，可基本实现VOC零排放，生产过程中也很少有废水产生。水性聚氨酯可作为涂层树脂、胶黏剂而广泛应用于合成革、涂料、木器漆、织物整理、电子、汽车等领域。随着国家相关环保政策的不断出台，对环保的要求也不断提高，市场对水性聚氨酯的需求随之不断扩大。

水性聚氨酯以水作为分散剂，不可避免的存在着一些问题，如涂层耐水性、施胶过程中初干慢、水蒸发所消耗的能量大等。基于上述原因，水性聚氨酯如何提高固含量一直是人们关注的一个重要问题。传统的丙酮法和预聚体法，只有部分聚酯型水性聚氨酯和聚四氢呋喃制备的水性聚氨酯可以做到固含量超过50％，绝大多数聚醚型水性聚氨酯的固含量难以超过40％，其原因主要是在反应过程中，体系粘度会随着反应的进行不断提高，高粘度导致反应进行比较困难，生成的聚合物分子量大小差异比较大，亲水基团的分布也不均匀，加水量少时，难以乳化。虽然通过丙酮可以调整粘度，但由于聚醚型聚氨酯与水的亲合力相对较低，导致聚醚型水性聚氨酯的固含量依然难以提高。这限制了水性聚醚型聚氨酯在很多场合的应用。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高固含量聚醚型水性聚氨酯及其制备方法，解决了聚醚型水性聚氨酯固含量低的问题。

本发明提出的一种高固含量聚醚型水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：

S1、按重量计，称取下述原料：聚醚多元醇30-80重量份、二异氰酸酯15-40重量份、亲水性扩链剂2-5重量份、不含亲水基团的扩链剂2-20重量份、交联剂0-5重量份、水86-100重量份；

S2、将聚醚多元醇、二异氰酸酯混合后，在70-85℃条件下搅拌2-6h；

S3、加入亲水性扩链剂、交联剂和20-100wt％的不含亲水基团的扩链剂进行扩链反应，反应过程中加入丙酮调节粘度，使粘度为5-7Pa·s；

S4、冷却，调节pH为7-8，然后加入水乳化；

S5、加入余量不含亲水基团的扩链剂，搅拌反应；

S6、脱除丙酮，即得。

优选地，所述步骤S3具体如下：先加入含羧基的亲水性扩链剂，在70-85℃反应1-3h，再加入交联剂和20-100wt％的不含亲水基团的扩链剂，在70-85℃反应3-4h，反应过程中加入丙酮调节粘度，使粘度为5-7Pa·s。

优选地，所述步骤S3具体如下：先加入交联剂和20-100wt％的不含亲水基团的扩链剂，在70-85℃反应2-4h，再加入含磺酸基的亲水性扩链剂，在25-30℃反应10-30min，反应过程中加入丙酮调节粘度，使粘度为5-7Pa·s。

优选地，所述聚醚多元醇为聚氧化乙烯多元醇、聚氧化丙烯多元醇、聚四氢呋喃二醇中的一种或几种的混合。

优选地，所述聚醚多元醇的平均分子量为500-4000。

优选地，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、1,6-己基二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、四甲基环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或几种的混合。