專利名稱：自乳化陽離子型水性聚氨酯的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水性聚氨酯的制備方法，特別是一種自乳化陽離子型水性聚氨酯的制備方法。
背景技術(shù)：
水性聚氨酯相對于溶劑型聚氨酯而言，具有綠色環(huán)保、無毒、無污染等優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于涂料、粘合劑、造紙和紡織等行業(yè)。自乳化型水性聚氨酯是將親水性功能單體與其他原料一起反應(yīng)形成大分子鏈，在聚氨酯的分子鏈上直接引入親水基團，在水中自乳化分散，無需外加乳化劑，已成為水性聚氨酯的主流。根據(jù)親水基團的電荷特征，可將自乳化型水性聚氨酯分為陰離子型和陽離子型兩大類。目前，大量的研究主要集中在陰離子型水性聚氨酯，陽離子型水性聚氨酯的研究和產(chǎn)品相對較少。陽離子型水性聚氨酯的陽離子電荷特征賦予其某些獨特性能，在皮革、功能涂料、紡織和造紙等領(lǐng)域具有特殊價值。自乳化陽離子型水性聚氨酯的制備技術(shù)關(guān)鍵在于親水性功能單體，目前普遍采用含有兩個活性官能團的叔胺基化合物。如王奇(CN201010622595. 6)和張學(xué)同等 (CN02159275. 6)以N-甲基二乙醇胺為親水性功能單體制得自乳化陽離子型水性聚氨酯。Piotr Krol 等(Piotr Krol, Bo ena Krol. Chemical structure and surface properties of the polyurethane cationomers[J]. Colloid & Polymer Science, 2008，286(11) : 1243-1256.)分別以N-苯基二乙醇胺和N-甲基二乙醇胺為親水性功能單體，制得自乳化陽離子型水性聚氨酯。采用這類親水性功能單體制備的自乳化陽離子型水性聚氨酯，其親水基團位于聚合物主鏈，從而影響樹脂的自乳化分散效率。 R. J. Goddar 等(R. J. Goddard , S. L. Cooper. Polyurethane cationomers with pendant trialkylammonium groups: effects of ion content, alkyl group and neutralizing anion[J]. Journal of Polymer Science: Part B: Polymer Physics, 1994 , 32 : 1557 - 1574)分別以3-二甲胺基-1，2-丙二醇或3-二乙胺基-1，2-丙二醇為親水性功能單體制備自乳化陽離子型水性聚氨酯。V .Sriram等(V . Sriram , G. Radhakrishnan. Novel short-chain crosslinked cationomeric polyurethanes[J]. Polymer Bulletin, 2005，55: 165-172)以N，N- 二(2-羥乙基)異煙酰胺為親水性功能單體制備自乳化陽離子型水性聚氨酯。采用此類親水性功能單體制備的自乳化陽離子型水性聚氨酯，其親水基團成為聚合物的側(cè)基，提高了自乳化分散效率，具有更優(yōu)越的性能，但此類親水單體的來源較少、價格昂貴，從而制抑了自乳化陽離子型水性聚氨酯的工業(yè)化應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種自乳化陽離子型水性聚氨酯的制備方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的機理為本發(fā)明采用僅含有一個活性官能團的叔胺基化合物的親水性功能單體，該單體的結(jié)構(gòu)通式為
權(quán)利要求
1.一種自乳化陽離子型水性聚氨酯的制備方法，其特征在于該方法的具體步驟為將聚酯二元醇或聚醚二元醇和多元醇在10(Tll0°C，真空度O. 085 O. 095MPa下脫水O. 5 Ih 后，降溫至60°C ;加入經(jīng)干燥的親水性功能單體的丙酮溶液和二異氰酸酯，保持60°C下反應(yīng)f 2h，升溫至7(T90°C，繼續(xù)反應(yīng)f 2h后，降溫至2(T30°C ;加入與親水性功能單體等摩爾量的有機酸；攪拌下，依次加入催化劑用量的有機錫催化劑和醇類擴鏈劑的水溶液反應(yīng) 2tT5h ;最后在4(T50°C，真空度O. 06、. OSMPa條件下，脫除丙酮，得到自乳化陽離子型水性聚氨酯所述的親水性功能單體的結(jié)構(gòu)通式為
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述的有機酸為醋酸、甲酸、乳酸、苯磺酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述的多元醇為三羥甲基丙烷、丙三醇、 三羥甲基乙烷或季戊四醇。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述的二異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯或二苯基甲烷二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述的親水性功能單體為N，N-二甲基乙醇胺、N, N- 二甲基乙二胺、N, N- 二乙基乙二胺或N，N, N’ -三乙基乙二胺。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述的有機錫催化劑為二丁基二月桂酸錫、辛酸亞錫。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述的醇類擴鏈劑為三羥甲基丙烷、丙三醇、三羥甲基乙烷或季戊四醇。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自乳化陽離子型水性聚氨酯及其制備方法，該水性聚氨酯的結(jié)構(gòu)通式為 其中，A為二異氰酸酯的骨架結(jié)構(gòu)；B為多元醇的骨架結(jié)構(gòu)，C為聚酯/醚二元醇鏈，D為異氰酸酯基團與親水性功能單體中活性基團反應(yīng)生成的基團，E為醇類擴鏈劑的骨架結(jié)構(gòu)，紅色分子鏈存在與否取決于醇類擴鏈劑的官能度，R1和R2為甲基、乙基或異丙基，R3為C1-C5烷基，A為—OH、—NH2或—NHR(其中R為甲基、乙基或芐基)。本發(fā)明以僅含一個活性官能團的叔胺基化合物為親水性功能單體制備自乳化陽離子型水性聚氨酯，所得產(chǎn)品自乳化分散效率高，具有更優(yōu)越的性能。采用的制備方法與傳統(tǒng)方法相比具有以下優(yōu)點一、親水性功能單體原料易得、價格便宜；二、制備工藝簡單，具有實用價值。
文檔編號C08G18/32GK102585152SQ20121005724
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月7日
發(fā)明者孫鑫, 李瀚文, 林芳景, 胡和豐, 陸航 申請人:上海大學(xué)