[发明专利]一种对非极性表面具有优异附着力的水性聚氨酯及其制备方法

说明书

本发明公开了一种对非极性表面具有优异附着力的水性聚氨酯，结构式为：式中，R’为含有蓖麻油的单体，R为含有异佛尔酮二异氰酸酯结构的预聚体。制备方法：(1)称取各原料；(2)向搅拌器内加入2,2‑二羟甲基丙酸和1,4‑丁二醇以及溶剂丁酮，搅拌均匀；(3)加入异佛尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，搅拌反应；(4)加入三羟甲基丙烷单油酸酯，搅拌反应；(5)加入蓖麻油搅拌反应，加入三乙胺搅拌中和，加入水搅拌乳化，旋转蒸发除去溶剂丁酮，即得水性聚氨酯乳液。本发明水性聚氨酯具有生物可降解性，且拥有较长的脂肪链，在具备较好疏水性的同时，主要针对非极性基材(薄膜)表面具有较好的润湿性和附着力。

技术领域

本发明涉及涂料行业高分子聚合物材料技术领域，更具体的说是涉及一种对非极性表面具有优异附着力的水性聚氨酯制备方法，其应用主要对非极性基材具有良好的附着力。

背景技术

传统的涂料、油墨及胶黏剂通常为聚合物树脂、有机溶剂和助剂制备的混合物，这些产品在制造和使用过程中会产生大量的挥发性有机物，对人身健康和周围环境产生严重的危害。随着国家对环境保护力度的不断加大和人民群众对生活水平的要求不断提高，选择环保的水性涂料、水性油墨及水性胶黏剂来降低挥发性有机物(VOCs)的排放以及替代有机溶剂，已经成为印刷、油墨、粘合剂、防护和装饰涂料等领域的发展趋势。

近年来，水性聚氨酯因具有无毒、无污染和低有机物(VOC)排放等优点得到快速发展，并广泛应用于涂料、油墨、胶黏剂、涂饰剂及人造革等领域，备受市场青睐。

但是，传统水性聚氨酯在非极性薄膜(如，OPP薄膜、PE薄膜和CPP薄膜)表面附着力较差，工业上一般解决办法是通过对非极性表面进行电晕，使非极性表面产生极性基团，水性聚氨酯上的硬段部分氨基甲酸酯和软段部分(聚醚和聚酯)与电晕后基材表面极性基团之间产生氢键。因此，将水性聚氨酯涂抹在电晕后的非极性薄膜表面时，接触面和水性聚氨酯形成了较好的附着力。

然而，这种传统依靠电晕增加附着力的方法具有电晕不均匀和能耗较高等缺点，且不符合目前低碳经济发展方式。此外聚碳酸酯和聚酯，但是这些合成原料是由化石资源制备的，传统合成水性聚氨酯，软段部分所需要的原料是聚醚、具有不可再生性和降解性差等缺点，不符合绿色化学发展理念。

因此，在本发明为了适合低碳经济发展模式和绿色化学的理念，如何开发一款在不对非极性表面基材电晕的情况下，依然具有较好附着力的水性聚氨酯是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种对非极性表面具有优异附着力的水性聚氨酯及其制备方法。本发明水性聚氨酯具有生物可降解性，且拥有较长的脂肪链，在具有较好疏水性的同时，主要针对非极性基材(薄膜)表面具有较好的润湿性，目的是增大水性聚氨酯涂料对其附着力。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种对非极性表面具有优异附着力的水性聚氨酯，其结构式为：

式中，R’为含有蓖麻油的单体，R为含有异佛尔酮二异氰酸酯结构的预聚体。

本发明将传统水性聚氨酯软段部分的聚酯和聚醚替换成了可生物降解且可再生资源的蓖麻油。蓖麻油作为水性聚氨酯的软段部分具有以下优点：①蓖麻油可以从植物蓖麻子中压榨获取，具有可再生和生物降解；②蓖麻油分子链上具有较长的脂肪链，可以弥补水性聚氨酯耐性水差的缺点；③蓖麻油的长的脂肪链可以对非极性表面产生较好的润湿性；④蓖麻油的羟基官能度f(OH)＝2.7，合成的水性聚氨酯具有一定的交联度。

进一步，上述对非极性表面具有优异附着力的水性聚氨酯由以下质量份数的原料制得：异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)4～16份、蓖麻油7～11份、2,2-二羟甲基丙酸0.2～5份、三羟甲基丙烷单油酸酯0.3～5份、二月桂酸二丁基锡0.1～2份、1,4-丁二醇0.5～5份、三乙胺0.2～5份、丁酮4～50份和水25～135份。