一种自乳化型水性聚氨酯及其制备方法

摘要

本发明涉及一种自乳化型水性聚氨酯及其制备方法，该聚氨酯包括以下组分及含量(wt％)：异氰酸酯20～40、含羧基聚酯20～40、扩链剂2～10、交联剂1～3、中和剂3～10、环氧树脂1～10、丙酮10～20，制备方法包括含羧基聚酯合成、备料、预聚物的合成、预聚物的中和、扩链及乳化。与现有技术相比，本发明无需使用亲水性扩链剂，工艺简单，其羧基含量可以通过官能团化聚酯含量调整，避免因加入亲水扩链剂过多而导致硬段含量增加、乳液粘度过大等不良影响，可有效的应用于自乳化水性聚氨酯的生产。

主权项

一种自乳化型水性聚氨酯，其特征在于，该聚氨酯包括以下组分及含量(wt％)：异氰酸酯               20～40；含羧基聚酯             20～40；扩链剂                 2～10；交联剂                 1～3；中和剂                 3～10；环氧树脂               1～10；丙酮                   10～20；该自乳化型水性聚氨酯通过以下步骤制备得到：(1)含羧基聚酯合成：将二异丙胺溶解在四氢呋喃中，冷却到‑40～‑20℃，然后将丁基锂溶解在正己烷中滴加到四氢呋喃溶液中，得到混合溶液，将混合溶液冷却至‑80～‑75℃，再把ε‑己内酯溶解在干燥的四氢呋喃中，缓慢滴加到上述的混合溶液中，然后把氯甲酸苄基酯滴加入溶液中，将溶液升温至‑5～5℃反应0.5‑2h，加入饱和氯化铵终止反应，得到的混合物用去离子水冲洗后用乙酸乙酯萃取，再通过硫酸钠干燥，然后蒸馏后得到黄色油状粗产物，通过柱层析的方法提纯后得到官能团化ε‑己内酯；将官能团化ε‑己内酯与ε‑己内酯加入到反应瓶中，加入辛酸亚锡作为催化剂，反复抽真空通氮气三次后，在100～120℃油浴下反应24～72h，将得到的产物在氯仿中溶解后，在甲醇中沉淀，得到共聚物，将该共聚物溶解在四氢呋喃中，再向其中加入钯碳作为催化剂，持续通入氢气，缓慢搅拌24h，产物通过离心机在2000‑4000rpm下离心以除去催化剂钯碳，收集的上层清液经浓缩后在乙醚中沉淀，收集到的白色聚合物在真空干燥器内干燥40‑50h，得到侧基含有羧基且端基为羟基的聚己内酯；(2)备料：按照以下组分及含量(wt％)准备原料：异氰酸酯                20～40，含羧基聚酯              20～40，扩链剂                  2～10，交联剂                  1～3，中和剂                  3～10，环氧树脂                1～10，丙酮                    10～20；(3)预聚物的合成：将含羧基聚酯抽真空加热到120～140℃进行除水0.5～2h，然后降温至70～80℃，再将异氰酸酯加入含羧基聚酯中，70～85℃下搅拌反应3～5h，加入交联剂，继续搅拌1～3h，得到共聚物，然后将溶解在丙酮中的环氧树脂滴加入共聚物中，继续共聚1～2h，得到预聚物；(4)预聚物的中和：将预聚物降温到40～50℃，加入剩余的丙酮降低体系粘度，利用恒压滴定漏斗将中和剂缓慢滴加入预聚物中，然后搅拌15～45min；(5)扩链及乳化将扩链剂溶解在水中，通过恒压滴定漏斗滴加到中和后的预聚物中，搅拌速率控制在1000～3000rpm，搅拌20‑40min后取出液体，静置，得到产品；其中，步骤(1)中二异丙胺、丁基锂、ε‑己内酯及氯甲酸苄基酯的重量比为1∶(3‑4)∶(0.4‑0.5)∶(0.6‑0.7)，官能团化ε‑己内酯、ε‑己内酯、辛酸亚锡及钯碳的重量比为1∶(4‑6)∶(0.01‑0.03)∶(0.01‑0.02)。