[发明专利]水性聚氨酯用聚醚扩链剂的制备方法

说明书

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种水性聚氨酯用聚醚扩链剂的制备方法，以聚醚多元醇低聚物为母液，双金属氰化络合物为催化剂，加入环氧丙烷进行引发反应，引发反应结束后连续加入二羟甲基丙酸和二羟甲基丁酸中的至少一种、环氧乙烷、环氧丙烷开环聚合制得。本发明将传统的固体水性扩链剂液化后，能够提升反应过程中物料之间的接触面积和互溶性，有利于促进水性聚氨酯的聚合反应，缩短合成周期、降低物料粘度、提高乳液稳定性；同时解决了二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸与双金属氰化络合物催化剂均为固体而造成的接触面积小、催化反应困难的问题，反应周期短、生产效率高，一次制备母液后可循环制备目标产品，简单高效、生产成本低。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种水性聚氨酯用聚醚扩链剂的制备方法。

背景技术

水性聚氨酯是聚氨酯溶于水或分散于水中形成的溶液或乳液，与溶剂型聚氨酯相比，具有无毒、不易燃烧、不污染环境等优点，自上世纪60年代末水性聚氨酯被引入市场后，水性聚氨酯以优异的粘结能力，出色的耐温变性能，优良的耐低温性能，良好的生物相容性以及环保无毒的特性而广泛应用于涂料、胶粘剂、皮革等在多个领域。

水性聚氨酯有多种制备方式，目前应用最为广泛的是阴离子型自乳化水性聚氨酯，其制备过程中水性扩链剂是一种必不可少的原料。水性扩链剂不仅在聚氨酯预聚体制备过程中作为扩链剂使用，而且将亲水基团羧基阴离子引入到聚氨酯大分子主链中，再经过中和、离子化，使疏水性很强的聚氨酯呈现水溶性、具备自乳化性能，进而制备成稳定的乳液。

亲水性扩链剂以二羟甲基丙酸(DMPA)和二羟甲基丁酸(DMBA)应用最为广泛，这两种扩链剂均为固体颗粒，熔点分别为189-191℃和108-115℃，因此在使用过程中存在溶解慢、反应时间长、能耗高等问题，并且使聚氨酯预聚体的粘度进一步升高。通过引入有机溶剂可以降低体系粘度，但会降低制品性能，并且产生环保问题。

专利CN 106221649 A《低粘度高粘接强度的水性聚氨酯鞋用胶粘剂及其制备方法》中公开了一种水性聚氨酯鞋用胶粘剂及其制备方法，通过调节配方、加入丙酮调节粘度、引入三羟甲基丙烷等扩链剂提高粘结强度、引入氮甲基吡咯烷酮提高粉状组分溶解度，并未解决固体二羟甲基丙酸带来的影响。

专利CN 107057027 A《一种高固含量低粘度水性聚氨酯的制备方法》中公开了一种基于乳液粒子堆积模型、提高乳液粒子空间利用率原理制备高固含量低粘度水性聚氨酯的方法，并未解决固体亲水性扩链剂带来的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种水性聚氨酯用聚醚扩链剂的制备方法，将二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸液化，能够大幅提升反应过程中物料之间的接触面积和互溶性，缩短水性聚氨酯反应时间、降低预聚体粘度、提高乳液稳定性。

本发明所述的水性聚氨酯用聚醚扩链剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)向起始剂1中加入碱金属催化剂，滴加环氧乙烷进行聚合反应，反应完毕后经中和、吸附、干燥、过滤，得到聚醚多元醇低聚物；

(2)以聚醚多元醇低聚物为母液，以双金属氰化络合物为催化剂，加入环氧丙烷进行引发反应，引发后连续加入起始剂2、环氧乙烷和环氧丙烷进行开环聚合反应，制得目标产物水性聚氨酯用聚醚扩链剂；

(3)以目标产物水性聚氨酯用聚醚扩链剂代替步骤(1)中制备的聚醚多元醇低聚物作为母液，重复步骤(2)中的制备方法，循环制备水性聚氨酯用聚醚扩链剂；

其中：步骤(2)中所述的起始剂2为二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸中的至少一种。

步骤(1)中所述的起始剂1为甘醇、二甘醇、丙二醇或1,4-丁二醇中的至少一种，用量为起始剂1与环氧乙烷质量之和的10.3-35.3％。