[发明专利]一种高强度非离子水性聚氨酯乳液及其制备方法

说明书

本发明属于树脂技术领域，尤其是涉及一种高强度非离子水性聚氨酯乳液及其制备方法。本发明提供了一种高强度非离子水性聚氨酯乳液，按重量份计，包括以下原料：多元醇100‑120份，二异氰酸酯52‑64份，含羟基烷基聚乙二醇单甲醚23‑33份，C2‑C4酮100‑150份，催化剂0.03‑0.09份，小分子二元醇扩链剂12‑24份，C2‑C6二胺2‑4份，水300‑400份。本发明所制得的高强度非离子水性聚氨酯乳液，具有较好的储存稳定性，成膜性优，透光率高，干燥后胶膜拉伸强度具有25MPa以上，伸长率450％以上。可用于织物整理用涂层剂和玻璃纤维浸润剂。

技术领域

本发明属于树脂技术领域，尤其是涉及一种高强度非离子水性聚氨酯乳液及其制备方法。

背景技术

水性聚氨酯乳液以水为介质，具有优异的成膜性，而且本身具有不燃，无毒，无污染等优点，因此在涂料、造纸、皮革、纺织等领域有着广泛的应用。聚氨酯乳液的制备通过在聚氨酯主链上引入亲水基团，进而实现在水中的稳定分散。根据亲水基团不同可分为阳离子型，阴离子型和非离子型。

非离子型聚氨酯乳液不存在双电层结构，故对电解质、pH不敏感，可与其他酸性或碱性乳液物理共混而不担心破乳，可大大扩展水性聚氨酯乳液的应用领域。对于非离子型水性聚氨酯乳液的制备，通常的做法是在聚氨酯主链上引入不同分子量的亲水性聚乙二醇来实现。但是使用该法所得非离子型水性聚氨酯乳液不仅固含量偏低，机械强度差，而且胶膜表面容易发黏，耐水性也差。同时，该法所制得的非离子水性聚氨酯因聚乙二醇在主链的分布均一性较难保证，故所得乳液稳定性差，放置一段时间容易出现分层甚至沉淀。

针对采用聚乙二醇为亲水基团的非离子聚氨酯乳液容易出现分层，而乳液要求一般干燥后具有较不错的干燥性，同时满足一定的力学性能，当前较多的方法采用聚氨酯本体结构的侧链接入聚乙二醇单甲醚亲水链段，可制取性能较为优异的非离子聚氨酯乳液。专利号200910144800.X报道，采用侧链引入亲水基团，即本体结构植入三羟甲基丙烷聚乙二醇单甲醚获得存储稳定性良好的非离子聚氨酯乳液，但该法需将预聚体降至室温再乳化分散，也未进一步水性二元胺扩链，不仅相应增加工艺时间，所得乳液力学性能也不够理想。专利号CN102432992A报道，采用线性聚乙烯乙二醇双功能甲醚代替三羟甲基丙烷聚乙氧基单甲醚，再接入少量亲水性扩链剂，但加入量不影响乳液的非离子性的前提下，可解决非离子扩链剂使用量大，且乳液不够稳定易出现分层的问题，同时胶膜力学性能尚可；但该法毕竟引入了离子基团，其专属于非离子聚氨酯乳液的应用面亦受到一定影响。专利号CN201610726387.8介绍一种透明水性非离子聚氨酯树脂及其制备方法，该法三羟甲基丙烷聚乙二醇单甲醚和少量亲水性扩链剂，以小分子二元醇1,6-己二醇扩链，乙二胺水性扩链，得到乳液具有不错的储存稳定性，其胶膜力学性能好，具有耐溶剂性和透光性，但还是存在引入离子基团。专利号CN201310502503.4通过引入1,4-环己二醇制得一种可紫外光固化的弹性聚氨酯丙烯酸酯乳液，经过UV固化后，可制得拉伸强度大于21Mpa，断裂伸长率大于300％的力学性能十分优异的胶膜。

由于非离子聚氨酯乳液在实际应用中，会出现两三个月后乳液中有固体粘稠物，很容易分层沉淀，且膜的物理性能下降。尽管有专利报道引入少量的亲水扩链剂，可以制取储存稳定性好的非离子聚氨酯乳液，但是引入的离子基团毕竟会限制其一些用途。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种高强度非离子水性聚氨酯乳液，按重量份计，包括以下原料：多元醇100-120份，二异氰酸酯52-64份，含羟基烷基聚乙二醇单甲醚23-33份，C2-C4酮100-150份，催化剂0.03-0.09份，小分子二元醇扩链剂12-24份，C2-C6二胺2-4份，水300-400份。

作为一种优选的技术方案，所述多元醇为聚醚多元醇和/或聚酯多元醇；所述多元醇为聚四氢呋喃二醇和/或聚己内酯二醇。