[发明专利]一种封闭剂、封闭型水性树脂及其制备方法、互穿网络结构聚合物

说明书

本发明公开了一种封闭剂以及采用该封闭剂封端处理的封闭型水性树脂，同时还公开了封闭型水性树脂的制备方法以及封闭型水性树脂方法和解封后获得的聚氨酯/聚丙烯酸酯互穿网络结构聚合物。本发明的封闭剂在30～50℃下就能与异氰酸酯发生封闭反应，且反应速率快，封闭效率高，并且在较低的温度(约120℃左右)下能解封闭；制备过程绿色环保，无明显异味，制备条件较为温和的特点；制得的封闭型水性树脂综合性能优良，解封闭后封闭剂FEMA经自由基聚合生成聚丙烯酸酯，并能与水性树脂形成性能互补的互穿网络结构聚合物，而基于聚氨酯和聚丙烯酸酯在性质上的互补性，所获得的互穿网络结构聚合物兼具了二者的优点。

技术领域

本发明涉及聚氨酯领域，特别涉及一种水性树脂封闭剂，以及使用该封闭剂进行封端的封闭型水性树脂(也叫封闭型水性聚氨酯)及其制备方法，同时还涉及封闭型水性聚氨酯树脂解封后所形成的聚氨酯/聚丙烯酸酯互穿网络结构聚合物。

背景技术

封闭型水性聚氨酯是指聚氨酯分子中的异氰酸酯基被封闭后与水形成的分散体系，在室温下稳定，能长期储存，同时也具有普通水性聚氨酯价廉、安全、不燃烧、无毒，不污染环境等优点。加热到一定温度时，封闭型水性聚氨酯中的水分挥发并发生解封闭反应，又生成活性的异氰酸酯基，并发生交联反应，形成固化聚氨酯，从而提高了水性聚氨酯的耐水性和耐溶剂性能。但是，封闭型水性聚氨酯还存在一些不足，如耐水、耐磨、耐腐蚀和光亮性差，柔软性、弹性、机械力学性能也不好，特别是解封闭温度高，解封闭时间长，封闭剂解封后产物的处理困难，如有些高沸点的封闭剂解封后就留在产品里，将会对产品的性能产生不良影响，限制了它的应用范围。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种封闭剂，该封闭剂在30～50℃下就能与异氰酸酯发生封闭反应，且反应速率快，封闭效率高；同时还提供了一种由该封闭剂进行封端的水性树脂，即水性聚氨酯，其在120℃左右的条件下解封闭，解封闭产生的FEMA经自由基聚合生成聚丙烯酸酯，而聚丙烯酸酯能与聚氨酯形成互穿网络结构聚合物，该互穿网络结构聚合物力学性能优异，可应用于轻纺、皮革加工、涂料、木材加工、建材、造纸和胶粘剂等行业。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为一种封闭剂(FEMA)，其化学式如下所示：

进一步优选，其制备方法为：以对苯二酚为阻聚剂，环己烷为反应介质，甲基丙烯酸-2-羟基乙酯与甲酸酯化反应制得，酯化反应于Dean-Stark装置中进行，回流20～30h后，减压旋转蒸发除去环己烷与甲酸，得到液体状粗产物，再以1∶1的乙醚和石油醚混合液为淋洗液，采用柱色谱法分离提纯粗产物，得纯的FEMA。

本发明的另一技术方案：一种封闭型水性树脂，由以下以质量份数计的原料制备而成：聚酯二元醇0～25％，聚醚二元醇0～25％，异佛尔酮二异氰酸酯5～15％，催化剂0.06～0.08％，2，2-二羟甲基丙酸1～3％，三羟甲基丙烷1～2％，封闭剂8～10％，三乙胺1～5％，纯水50～60％，聚酯二元醇与聚醚二元醇的百分比不同时为0。该树脂也为水性聚氨酯，后续的内容直接以水性聚氨酯表达。

封闭型水性聚氨酯的制备原料主要由聚酯和聚醚二元醇，二异氰酸酯，水性扩链剂，催化剂，中和剂，封闭剂和纯水七部分组成；本发明中聚酯和聚醚二元醇的分子量为1000～3000，聚酯单元赋予聚氨酯分子链刚性，聚醚单元赋予聚氨酯分子链柔顺性，两者皆属软段部分；在微观结构上，软段构成了该聚氨酯的连续相，起到分散应力的作用，使材料具有一定的缓冲功能，在宏观上体现为弹性。

进一步优选，聚酯二元醇、聚醚二元醇总的羟基与异佛尔酮二异氰酸酯中的异氰酸酯基的摩尔比为1∶1.1～2.0。

进一步优选，聚酯二元醇为聚己内酯(PCL)二元醇，分子量1000～3000。

进一步优选，聚醚二元醇为聚乙二醇醚(PEG)二元醇或聚四氢呋喃醚(PTMG)二元醇，分子量1000～3000。