[发明专利]一种纳米材料改性的水性聚氨酯树脂及其制备方法

说明书

本发明涉及高分子聚合物领域，具体公开了一种纳米材料改性水性聚氨酯树脂及其制备方法。该水性聚氨酯的原料包括多元醇、多异氰酸酯、碳纳米管、纳米氮化硅、第一小分子扩链剂、阴离子型亲水扩链剂、催化剂、硅烷偶联剂、成盐剂和第二小分子扩链剂；其中，多元醇为脂肪族聚酯二元醇和聚醚二元醇的组合，硅烷偶联剂为γ‑缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；本发明获得的纳米材料改性水性聚氨酯树脂乳液稳定性好，贮存时间长，该水性聚氨酯树脂的涂膜强度高，具有优异的耐水性、耐溶剂性和耐热性。克服了现有水性聚氨酯涂膜性能较差的缺陷，对拓展水性聚氨酯在涂料、胶黏剂和皮革涂饰剂方面的应用具有重要的意义。

技术领域

本发明涉及高分子聚合物领域，具体公开了一种纳米材料改性的水性聚氨酯树脂及其制备方法。

背景技术

随着水性聚氨酯合成技术的发展，其性能在不断改进，近年来，水性聚氨酯的应用领域不断拓展。目前，其在涂料、胶粘剂、皮革涂饰剂等领域的应用越来越广泛。但与溶剂型聚氨酯相比，目前常规水性聚氨酯耐水性、耐溶剂性差，强度不高，耐热性差等缺陷，这将对水性聚氨酯的应用产生较大影响。因此，克服水性聚氨酯的性能缺陷，研发出高性能水性聚氨酯具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种纳米材料改性水性聚氨酯树脂及其制备方法，该改性水性聚氨酯树脂耐水性、耐溶剂性能优异，强度高，耐热性好。

为了解决本发明的技术问题，所采取的技术方案为，一种纳米材料改性的水性聚氨酯树脂，包括以下原料组分及质量份：

所述多元醇为脂肪族聚酯二元醇和聚醚二元醇的组合；

所述硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，其结构式如下：

作为纳米材料改性水性聚氨酯树脂进一步的改进：

优选的，所述脂肪族聚酯二元醇选自聚碳酸酯二元醇和聚己内酯二元醇中的一种或者两种，所述聚醚二元醇选自聚四氢呋喃二元醇。

优选的，所述聚碳酸酯二元醇、聚己内酯二元醇和聚四氢呋喃二元醇的数均分子量为1000或2000。

优选的，所述多异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和二环己基二异氰酸酯中的任意一种或两种及以上的组合。

优选的，所述第一小分子扩链剂为乙二醇、1,4-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,4-环己烷二甲醇中任意一种或两种及以上的组合。

优选的，所述第二小分子扩链剂选自乙二胺、1,4-环己二甲胺，异佛尔酮二胺中的一种或两种及以上的组合。

优选的，所述阴离子型亲水扩链剂为二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸。

优选的，所述催化剂选自有机锌化合物、有机锡化合物、有机碱金属盐、叔胺及其盐化合物中任意一种或两种及以上的组合。

优选的，所述有机锌化合物选自异辛酸锌、辛酸锌和乙酰丙酮锌中任意一种；所述有机锡化合物选自二丁基月桂酸锡和辛酸亚锡中任意一种；所述有机碱金属盐为乙酸钠。

为解决本发明的技术问题，所采取的另一个技术方案为，上述任一项所述的纳米材料改性的水性聚氨酯树脂的制备方法，包括如下步骤：

S1、称取各设定质量份的原料，在所述多元醇中加入所述二异氰酸酯和所述碳纳米管，升温至80～90℃，保温2～3h，降温至40～50℃后，加入所述阴离子型亲水扩链剂、所述第一小分子扩链剂，再加入所述催化剂，升温至70～80℃，保温4～6h，得到第一预聚体；