[发明专利]一种超支化高交联复合水性聚氨酯的制备方法

说明书

本发明公开了一种超支化高交联复合水性聚氨酯的制备方法，先以二异氰酸酯、低聚物二元醇和催化剂为原料反应制备预聚体，然后添加多官能度的超支化聚酯进行交联，加入硅偶联剂对其进行封端，最后添加三乙胺中和，乳化。通过多官能度的超支化聚酯和硅偶联剂的水解‑缩合反应得到高交联度复合水性聚氨酯乳液。本发明得到的高交联复合水性聚氨酯乳液具有良好的贮存稳定性，成膜后表现出良好的疏水性、抗水、耐溶剂性和热稳定性。

技术领域

本发明属于超支化水性聚氨酯涂料领域，特别是涉及一种超支化高交联复合水性聚氨酯的制备方法。

背景技术

聚氨酯因为其良好的性能被人们广泛熟知，例如：韧性、耐磨、机械柔韧和耐化学品等。然而传统溶剂型PU涂料不可避免存在着挥发性有机物(VOC)问题，对自然环境及生物健康带来一定损害。随着人类环护意识的增强，和各国法律法规对VOC的限制，环境友好型水性聚氨酯涂料逐渐受到关注。但与传统溶剂型聚氨酯涂料相比，因为在水性聚氨酯中添加了亲水性成份，使得水性聚氨酯的一些性能如：疏水、耐水、机械、耐溶剂和稳定性等还不够完善，在一些方面上限定了水性聚氨酯基涂料的应用。为了提高、改善水性聚氨酯的性能，可以通过减少亲水性成份、增加固含量和提高交联度的方法改善，而最行之有效的方法是提高交联度。

超支化聚酯(HBP)由于其不同于线性的独特的三维、球状大分子结构使其具有高密度的功能性端基、紧密的分子结构和少的链缠结等特性，逐渐受到了广泛的关注和快速的发展。由于HBP的高支化度，它的物理和化学性质与同等分子量的线性高分子是不同的。HBP因其低熔点、高溶解性和低粘度被认为具有高的研究和市场使用价值。

有机-无机复合材料已引起了大量关注，它们即结合了有机和无机材料的优点，同时克服了两者的缺点。为了改善WPU胶膜在使用时表现出的缺陷，通常采用引入有机硅方式改性。聚二甲基硅氧烷改性能够降低涂膜的表面能，增强耐水性和热稳定性。硅偶联剂能够水解-缩合使得聚氨酯链段交联，形成交联复合结构，这种水解-缩合过程得到的高交联度的有机-无机复合聚合物交联结构正受到广泛的关注。通过对有机-无机相对成份的调节，使材料具有某种特定的性能。

有鉴于此，本案发明人力求能利用上述各优良特性，研发一种制备具有良好的耐水性、耐污性、疏水和热稳定性的水性聚氨酯树脂的独特方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高交联复合水性聚氨酯的制备方法，其制得的水性聚氨酯树脂具有良好的耐水性、耐污性、疏水和热稳定性。

为了达成上述目的，本发明的技术方案是：

一种超支化高交联复合水性聚氨酯的制备方法，包括如下步骤：

(1)一次性加入二异氰酸酯、真空脱水后的低聚物二元醇和催化剂，在氮气保护氛围下，85-95℃的温度条件下搅拌反应1.5-2.5h，合成产物A，其中，二异氰酸酯与低聚物二元醇的摩尔比为3.6:1-3.8:1；

(2)将亲水扩链剂加入到步骤(1)获得的产物A中，在氮气保护氛围下，85-95℃的温度条件下搅拌反应1.5-2.5h，合成产物B；

(3)在步骤(2)产物B中加入超支化聚酯交联产物，在氮气保护氛围下，85-95℃的温度条件下搅拌反应1.5-2.5h，合成产物C；

(4)在步骤(3)产物C中加入三乙胺中和产物，在氮气保护氛围下，30-50℃的温度条件下搅拌反应0.5-1h，合成产物D；

(5)在步骤(4)产物D中加入硅偶联剂封端，在氮气保护氛围下，30-50℃的温度条件下搅拌反应15-30min，合成产物E，即超支化高交联复合水性聚氨酯预聚体，其中硅偶联剂的用量为产物E质量的5％-9％，步骤(2)中，亲水扩链剂的用量为产物E质量的5％-7％；步骤(3)中的超支化聚酯的用量为产物E质量的3％-6％。