水性聚氨酯乳液的制備方法及其制得的水性聚氨酯乳液的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種水性聚氨酯乳液的制備方法及其制得的水性聚氨酯乳液，本發(fā)明制備方法，包含以下步驟：（1)合成聚氨酯預(yù)聚體；將聚環(huán)氧丙烷聚醚二醇和聚碳酸酯二醇混合后脫水，脫水后滴加甲苯二異氰酸酯保溫反應(yīng)，最后滴加配好的二羥基丁酸、1，4丁二醇和丙酮的混合溶液，保溫反應(yīng)，最終制得預(yù)聚體；(2)加入氨烴基硅油、內(nèi)交聯(lián)劑和丙烯酸羥丙酯改性；(3)中和成鹽；將中和劑三乙胺的丙酮溶液滴加在步驟（2)制得的改性后的預(yù)聚體中進(jìn)行反應(yīng)，制得聚氨酯成鹽溶液；(4)把二氨基磺酸鹽、二氨基擴(kuò)鏈劑溶于水中，快速加入高速攪拌的聚氨酯成鹽溶液，快速分散擴(kuò)鏈，將乳液加熱后蒸除溶劑得到水性聚氨酯乳液。
【專(zhuān)利說(shuō)明】水性聚氨酯乳液的制備方法及其制得的水性聚氨酯乳液

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及水性聚氨酯制備領(lǐng)域，具體涉及一種水性聚氨酯乳液的制備方法及其 制得的水性聚氨酯乳液。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的水性聚氨酯材料的固含量一般都在30 % - 35 %左右，固含量偏 低，從而導(dǎo)致干燥速度慢、快速干燥能耗高、涂膜豐滿度亮度不高。高固含量聚氨酯水分散 體干燥成膜速度快，涂膜豐滿度高、光澤高，可提高PM)產(chǎn)品的施工效率。然而當(dāng)提高PUD 固體含量時(shí)，特別是分散相含量高于連續(xù)相時(shí)，體系黏度急劇上升，最終變?yōu)镻U水凝膠。所 以制備高固含量TOD存在一定的技術(shù)難度。國(guó)外對(duì)高固含量的水性聚氨醋的研究起步都 比較早，并且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。如：美國(guó)陶氏公司的聚氨酯乳液產(chǎn)品SYNTEGRA YM3100、 SYNTEGRA YM3000 及 SYNTEGRA YM2100 等。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種水性聚氨酯乳液的制備 方法及其制得的水性聚氨酯乳液，該方法制得的水性聚氨酯乳液，其固含量高，環(huán)保，防水 性和耐溶劑性均強(qiáng)于現(xiàn)有技術(shù)。
[0004] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
[0005] -種水性聚氨酯乳液的制備方法，包含以下步驟：
[0006] (1)合成聚氨酯預(yù)聚體；
[0007] 將聚環(huán)氧丙烷聚醚二醇和聚碳酸酯二醇混合后脫水，脫水后滴加甲苯二異氰酸酯 保溫反應(yīng)，最后滴加配好的二羥基丁酸、1，4 丁二醇和丙酮的混合溶液，保溫反應(yīng)，最終制得 預(yù)聚體；
[0008] (2)加入氨烴基硅油、內(nèi)交聯(lián)劑和丙烯酸羥丙酯改性；
[0009] 將氨烴基硅油溶解在丙酮后滴加至步驟（1)制得的預(yù)聚體中，反應(yīng)后添加三羥甲 基丙烷丙酮溶液，反應(yīng)一段時(shí)間后滴加 E51環(huán)氧樹(shù)脂丙酮溶液繼續(xù)反應(yīng)，而后滴加丙烯酸 羥丙酯反應(yīng)，最終制得改性后的預(yù)聚體；
[0010] (3)中和成鹽；
[0011] 將中和劑三乙胺的丙酮溶液滴加在步驟（2)制得的改性后的預(yù)聚體中進(jìn)行反應(yīng)， 制得聚氨酯成鹽溶液；
[0012] (4)加水乳化，二次擴(kuò)鏈和蒸除溶劑丙酮；
[0013] 把二氨基磺酸鹽、二氨基擴(kuò)鏈劑溶于水中，快速加入高速攪拌的聚氨酯成鹽溶液， 快速分散擴(kuò)鏈，將乳液加熱后蒸除溶劑得到水性聚氨酯乳液。
[0014] 本發(fā)明的特點(diǎn)和進(jìn)一步改進(jìn)在于：
[0015] 所述步驟⑴是：
[0016] 將分子量為1000的聚環(huán)氧丙烷聚醚二醇和分子量為1000的聚碳酸酯二醇按一定 比例混合，在110?130攝氏度、-o. IMPa條件下減壓除水I. 8?2. 2H，降溫至40?60攝 氏度，停止抽真空，在8?12min內(nèi)快速滴加配方量的TDI (甲苯二異氰酸酯），緩慢升溫至 60?80攝氏度，保溫反應(yīng)0. 8?I. 2H，降溫至40?60攝氏度，添加配好的二羥甲基丁酸、 1，4 丁二醇和丙酮的混合溶液，20?40min內(nèi)滴加完成，在50?70攝氏度下反應(yīng)0.8? I. 2H，升溫至70?90攝氏度反應(yīng)1. 8?2. 2H，降溫至40?60攝氏度；
[0017] 所述步驟⑵是：
[0018] 將氨經(jīng)基娃油溶解在一定量的丙酮，8?12min內(nèi)滴加入預(yù)聚體，反應(yīng)15?25min 后在8?12min內(nèi)添加配方量的三羥甲基丙烷丙酮溶液，加完后在60?80攝氏度反應(yīng) 20?40min，在8?12min內(nèi)滴加配方量的E51環(huán)氧樹(shù)脂丙酮溶液，添加完后在60?80攝 氏度反應(yīng)20?40min，再在8?12min內(nèi)滴加配方量的丙烯酸羥丙酯，在60?80攝氏度 下反應(yīng)20?40min后，降溫至30?50攝氏度；
[0019] 所述步驟⑶是：
[0020] 將中和劑三乙胺的丙酮溶液在8?12min內(nèi)滴加在改性過(guò)的聚氨酯預(yù)聚體中，反 應(yīng) 20 ?40min ;
[0021] 所述步驟⑷是：
[0022] 把配方量的二氨基磺酸鹽、二氨基擴(kuò)鏈劑溶于水中，快速加入高速攪拌的聚氨酯 成鹽溶液，快速分散擴(kuò)鏈0. 8?I. 2H，將乳液加熱至50?60攝氏度，在-0. 05MPa下蒸除溶 劑得到水性聚氨酯乳液。
[0023] 進(jìn)一步的是：
[0024] 所述步驟⑴是：
[0025] 將分子量為1000的聚環(huán)氧丙烷聚醚二醇和分子量為1000的聚碳酸酯二醇按一定 比例混合，在120攝氏度、-0. IMPa條件下減壓除水2H，降溫至50攝氏度，停止抽真空，在 IOmin內(nèi)快速滴加配方量的TDI (甲苯二異氰酸酯），緩慢升溫至70攝氏度，保溫反應(yīng)1H，降 溫至50攝氏度，添加配好的二羥甲基丁酸、1，4 丁二醇和丙酮的混合溶液，30min內(nèi)滴加完 成，在60攝氏度下反應(yīng)1H，升溫至80攝氏度反應(yīng)2H，降溫至50攝氏度；
[0026] 所述步驟⑵是：
[0027] 將氨烴基硅油溶解在一定量的丙酮，IOmin內(nèi)滴加入預(yù)聚體，反應(yīng)20min后在 IOmin內(nèi)添加配方量的三羥甲基丙烷丙酮溶液，加完后在70攝氏度反應(yīng)30min，在IOmin內(nèi) 滴加配方量的E51環(huán)氧樹(shù)脂丙酮溶液，添加完后在70攝氏度反應(yīng)30min，再在IOmin內(nèi)滴加 配方量的丙烯酸羥丙酯，在70攝氏度下反應(yīng)30min后，降溫至40攝氏度；
[0028] 所述步驟（3)是：
[0029] 將中和劑三乙胺的丙酮溶液在IOmin內(nèi)滴加在改性過(guò)的聚氨酯預(yù)聚體中，反應(yīng) 30min ；
[0030] 所述步驟⑷是：
[0031] 把配方量的二氨基磺酸鹽、二氨基擴(kuò)鏈劑溶于水中，快速加入高速攪拌的聚氨酯 成鹽溶液，快速分散擴(kuò)鏈1H，將乳液加熱至55攝氏度，在-0. 05MPa下蒸除溶劑得到水性聚 氨酯乳液。
[0032] 進(jìn)一步的是：所述聚環(huán)氧丙烷聚醚二醇：聚碳酸酯二醇：甲苯二異氰酸酯的重量 比為 100 ?200 :120 ?280 :120 ?200。
[0033] 進(jìn)一步的是：所述步驟（4)是把配方量的二氨基磺酸鹽和二氨基擴(kuò)鏈劑溶于去離 子水中，然后快速加入高速攪拌的步驟（3)中制得的聚氨酯成鹽溶液中，快速分散擴(kuò)鏈1H， 將乳液加熱至55攝氏度，在-0. 05MPa下蒸除溶劑得到水性聚氨酯乳液。
[0034] 本發(fā)明還公開(kāi)了一種水性聚氨酯乳液，其采用上述的制備方法制成。
[0035] 本發(fā)明公開(kāi)的一種水性聚氨酯乳液的制備方法制得的水性聚氨酯乳液，具體優(yōu)點(diǎn) 如下：
[0036] 本發(fā)明從聚合物分子結(jié)構(gòu)考慮，設(shè)計(jì)出了具有良好防水性能、耐溶劑性的水性聚 氨酯結(jié)構(gòu)；采用特殊的水性化結(jié)構(gòu)，使固含量達(dá)到50%以上，而一般的水性聚氨酯固含量 最高在35%;采用特殊的合成工藝，在生產(chǎn)和使用過(guò)程中實(shí)現(xiàn)無(wú) V0C，滿足綠色環(huán)保的要求。 本發(fā)明水性聚氨酯復(fù)合材料具有廣泛的使用領(lǐng)域，在皮革涂飾劑、涂料、木器漆、膠粘劑等 領(lǐng)域具有良好的使用前景，可以帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。高固含量聚氨酯水分散 體干燥成膜速度快，涂膜豐滿度高、光澤高，可提高PM)產(chǎn)品的施工效率。然而當(dāng)提高PUD 固體含量時(shí)，特別是分散相含量高于連續(xù)相時(shí)，體系黏度急劇上升，最終變?yōu)镻U水凝膠。

【具體實(shí)施方式】
[0037] 為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面將 對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0038] 實(shí)施例一：
[0039] 步驟（1):
[0040] 將分子量為1000的聚環(huán)氧丙烷聚醚二醇和分子量為1000的聚碳酸酯二醇按一定 比例混合，在110攝氏度、-0. IMPa條件下減壓除水I. 8H，降溫至40攝氏度，停止抽真空，在 8min內(nèi)快速滴加配方量的TDI，緩慢升溫至60攝氏度，保溫反應(yīng)0. 8H，降溫至40攝氏度，添 加配好的二羥甲基丁酸、1，4 丁二醇和丙酮的混合溶液，20min內(nèi)滴加完成，在50攝氏度下 反應(yīng)0. 8H，升溫至70攝氏度反應(yīng)I. 8H，降溫至40攝氏度；
[0041] 步驟⑵：
[0042] 將氨烴基硅油溶解在一定量的丙酮，8min內(nèi)滴加入預(yù)聚體，反應(yīng)15min后在8min 內(nèi)添加配方量的三羥甲基丙烷丙酮溶液，加完后在60攝氏度反應(yīng)20min，在8min內(nèi)滴加配 方量的E51環(huán)氧樹(shù)脂丙酮溶液，添加完后在60攝氏度反應(yīng)20min，再在8min內(nèi)滴加配方量 的丙稀Ife輕丙醋，在60攝氏度下反應(yīng)20min后，降溫至30攝氏度；
[0043] 步驟（3):
[0044] 將中和劑三乙胺的丙酮溶液在8min內(nèi)滴加在改性過(guò)的聚氨酯預(yù)聚體中，反應(yīng) 20min ；
[0045] 步驟⑷：
[0046] 把配方量的二氨基磺酸鹽、二氨基擴(kuò)鏈劑溶于水中，快速加入高速攪拌的聚氨酯 成鹽溶液，快速分散擴(kuò)鏈0. 8H，將乳液加熱至50攝氏度，在-0. 05MPa下蒸除溶劑得到水性 聚氨酯乳液。
[0047] 實(shí)施例二：
[0048] 步驟（1):
[0049] 將分子量為1000的聚環(huán)氧丙烷聚醚二醇和分子量為1000的聚碳酸酯二醇按一定 比例混合，在130攝氏度、-0. IMPa條件下減壓除水2. 2H，降溫至60攝氏度，停止抽真空， 在12min內(nèi)快速滴加配方量的TDI (甲苯二異氰酸酯），緩慢升溫至80攝氏度，保溫反應(yīng) I. 2H，降溫至60攝氏度，添加配好的二羥甲基丁酸、1，4 丁二醇和丙酮的混合溶液，40min內(nèi) 滴加完成，在70攝氏度下反應(yīng)I. 2H，升溫至90攝氏度反應(yīng)2. 2H，降溫至60攝氏度；
[0050] 步驟（2):
[0051] 將氨烴基硅油溶解在一定量的丙酮，12min內(nèi)滴加入預(yù)聚體，反應(yīng)25min后在 12min內(nèi)添加配方量的三羥甲基丙烷丙酮溶液，加完后在80攝氏度反應(yīng)40min，在12min內(nèi) 滴加配方量的E51環(huán)氧樹(shù)脂丙酮溶液，添加完后在80攝氏度反應(yīng)40min，再在12min內(nèi)滴加 配方量的丙烯酸羥丙酯，在80攝氏度下反應(yīng)40min后，降溫至50攝氏度；
[0052] 步驟（3):
[0053] 將中和劑三乙胺的丙酮溶液在12min內(nèi)滴加在改性過(guò)的聚氨酯預(yù)聚體中，反應(yīng) 40min ；
[0054] 步驟（4):
[0055] 把配方量的二氨基磺酸鹽、二氨基擴(kuò)鏈劑溶于水中，快速加入高速攪拌的聚氨酯 成鹽溶液，快速分散擴(kuò)鏈I. 2H，將乳液加熱至60攝氏度，在-0. 05MPa下蒸除溶劑得到水性 聚氨酯乳液。
[0056] 實(shí)施例三：
[0057] 步驟（1):
[0058] 將分子量為1000的聚環(huán)氧丙烷聚醚二醇和分子量為1000的聚碳酸酯二醇按一定 比例混合，在120攝氏度、-0. IMPa條件下減壓除水2H，降溫至50攝氏度，停止抽真空，在 IOmin內(nèi)快速滴加配方量的TDI (甲苯二異氰酸酯），緩慢升溫至70攝氏度，保溫反應(yīng)1H，降 溫至50攝氏度，添加配好的二羥甲基丁酸、1，4 丁二醇和丙酮的混合溶液，30min內(nèi)滴加完 成，在60攝氏度下反應(yīng)1H，升溫至80攝氏度反應(yīng)2H，降溫至50攝氏度；
[0059] 步驟（2):
[0060] 將氨烴基硅油溶解在一定量的丙酮，IOmin內(nèi)滴加入預(yù)聚體，反應(yīng)20min后在 IOmin內(nèi)添加配方量的三羥甲基丙烷丙酮溶液，加完后在70攝氏度反應(yīng)30min，在IOmin內(nèi) 滴加配方量的E51環(huán)氧樹(shù)脂丙酮溶液，添加完后在70攝氏度反應(yīng)30min，再在IOmin內(nèi)滴加 配方量的丙烯酸羥丙酯，在70攝氏度下反應(yīng)30min后，降溫至40攝氏度；
[0061] 步驟（3):
[0062] 將中和劑三乙胺的丙酮溶液在IOmin內(nèi)滴加在改性過(guò)的聚氨酯預(yù)聚體中，反應(yīng) 30min ；
[0063] 步驟（4):
[0064] 把配方量的二氨基磺酸鹽、二氨基擴(kuò)鏈劑溶于水中，快速加入高速攪拌的聚氨酯 成鹽溶液，快速分散擴(kuò)鏈1H，將乳液加熱至55攝氏度，在-0. 05MPa下蒸除溶劑得到水性聚 氨酯乳液。
[0065] 關(guān)于本發(fā)明主要組份的配方優(yōu)選的是：所述聚環(huán)氧丙烷聚醚二醇：聚碳酸酯二 醇：甲苯二異氰酸酯的重量比為100?200 :120?280 :120?200。
[0066] 為了實(shí)現(xiàn)高效的乳化：所述步驟（4)是把配方量的二氨基磺酸鹽和二氨基擴(kuò)鏈劑 溶于去離子水中，然后快速加入高速攪拌的步驟（3)中制得的聚氨酯成鹽溶液中，快速分 散擴(kuò)鏈1H，將乳液加熱至55攝氏度，在-0. 05MPa下蒸除溶劑得到水性聚氨酯乳液。
[0067] 本發(fā)明由于采用了以上的技術(shù)方案，其相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下改進(jìn)：
[0068] 1、對(duì)聚氨酯的軟段進(jìn)行優(yōu)化處理
[0069] 聚氨酯的分子主鏈由硬段和軟段組成，其中硬段是由異氰酸酯和小分子擴(kuò)鏈劑產(chǎn) 生的氨基甲酸酯或脲基、縮二脲等基團(tuán)組成，軟段則是一定分子量的聚醚或聚酯多元醇組 成。聚氨酯的性能取決于軟段和硬段的微相分離程度，分離程度越高，聚氨酯的性能越好。 想要獲得高的微相分離程度，則需要使聚氨酯分子的硬段部分更硬，而軟段部分更軟。由 于異氰酸酯單體種類(lèi)比較單一，要使硬段更硬難度較大，而構(gòu)成軟段的聚酯或聚醚多元醇 種類(lèi)繁多，且價(jià)格便宜，對(duì)其優(yōu)化處理也比較容易實(shí)現(xiàn)。
[0070] 對(duì)于傳統(tǒng)的聚醚多元醇和聚酯多元醇來(lái)講，聚醚多元醇和聚酯多元醇比起來(lái)低溫 柔順性好、耐水解性好、流動(dòng)性好，成本低，但其力學(xué)性能、耐油性、耐磨性較差。聚碳酸酯多 元醇是在分子鏈中含有碳酸酯基（一COO -）、分子兩端帶有活性羥基的一類(lèi)聚合物。使用 聚碳酸酯多元醇制備的聚氨酯材料具有良好的物理性能，優(yōu)異的抗氧化、耐磨、耐化學(xué)品、 耐熱等性能，其耐水解穩(wěn)定性和耐老化性能極為優(yōu)越，是目前綜合性能最好的多元醇品種 之一。該產(chǎn)品在我國(guó)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，產(chǎn)品由中科金龍化工股份有限公司提供。
[0071] 本發(fā)明將使用聚酯多元醇或聚醚多元醇和聚碳酸酯多元醇按一定比例混合作為 聚氨酯的軟段部分，從而提高水性聚氨酯的耐水性、耐熱性和耐介質(zhì)性。
[0072] 2、交聯(lián)改性水性聚氨酯；
[0073] 交聯(lián)改性是將線形的聚氨酯大分子通過(guò)化學(xué)鍵的形式將其接合在一起，制得具有 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚氨酯樹(shù)脂。經(jīng)過(guò)交聯(lián)改性后的水性聚氨酯涂膜具有良好的耐水性、耐溶劑及 力學(xué)性能。目前成熟的交聯(lián)改性技術(shù)制得的水性聚氨酯在很多性能上達(dá)到甚至超過(guò)溶劑型 聚氨酯樹(shù)脂。交聯(lián)改性根據(jù)交聯(lián)方法的不同可分為內(nèi)交聯(lián)法和外交聯(lián)法。內(nèi)交聯(lián)法制得的 聚氨酯乳液是單組分體系，外交聯(lián)法制得的聚氨酯乳液雙組分體系。適量的交聯(lián)劑會(huì)使膜 的拉伸強(qiáng)度、耐水性、耐溶劑性均增大，但應(yīng)嚴(yán)格控制交聯(lián)劑的用量，用量過(guò)大會(huì)使膜的伸 長(zhǎng)率下降太多，同時(shí)會(huì)使乳液顆粒粒徑變大，成膜時(shí)融合性差，反而使膜的強(qiáng)度下降。
[0074] 本發(fā)明采用內(nèi)交聯(lián)法制得單組份水性聚氨酯，以三羥甲基丙烷和低聚合度的環(huán) 氧樹(shù)脂作為內(nèi)交聯(lián)劑，并控制其用量，以達(dá)到提高性能又不使乳液顆粒粒徑變大，從而提高 水性聚氨酯的耐水性、耐溶劑性和硬度。
[0075] 3、有機(jī)硅改性水性聚氨酯；
[0076] 有機(jī)硅化合物屬于半有機(jī)、半無(wú)機(jī)結(jié)構(gòu)的高分子化合物，具有耐熱、耐水性、耐候 性及透氣性，其中兩個(gè)最顯著的特點(diǎn)是耐氧化性和低表面能，有機(jī)硅聚合物還能賦予涂層 杰出的柔順性和爽滑絲綢感；因表面能差異而存在微相分離的Si-O-Si分子鏈會(huì)遷移到膜 的表面富集，對(duì)聚氨酯材料有明顯的表面改性作用，隨著有機(jī)硅化合物用量增大，乳膠膜吸 水率降低，表面接觸角增大，使膜的耐水性、穩(wěn)定性、柔韌性、耐老化性能得到了顯著提高。
[0077] 本發(fā)明采用含有兩個(gè)氨基的氨基硅油或者氨烴基硅油作為改性劑，將Si-O-Si分 子鏈引入聚氨酯的主鏈，達(dá)到改性的目的，從而提高材料的耐水性、耐熱性、流平性、穩(wěn)定性 和柔順性，降低材料的吸水率。有機(jī)硅改性將導(dǎo)致材料的成本增加，且會(huì)導(dǎo)致材料的附著力 降低，因此要嚴(yán)格控制其用量。
[0078] 4、環(huán)氧樹(shù)脂和丙烯酸羥丙酯改性水性聚氨酯；
[0079] 環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)構(gòu)中含有羥基，該化合物具有粘結(jié)能力強(qiáng)，模量和強(qiáng)度高和熱穩(wěn)定性 好等特性，且與水性聚氨酯可直接發(fā)生合成反應(yīng)。環(huán)氧樹(shù)脂改性可以改善聚氨酯的耐水、耐 溶劑、耐熱蠕變性及硬度，同時(shí)可以增加樹(shù)脂對(duì)基材的剝離強(qiáng)度。丙烯酸羥丙酯含有不飽和 的烯烴結(jié)構(gòu)，其羥基可直接與水性聚氨酯發(fā)生反應(yīng)，可以提高水性聚氨酯的附著力。
[0080] 5、二羥甲基丙酸/磺酸型水性聚氨酯；
[0081] 水性聚氨酯的水性化是靠聚氨酯分子主鏈上的親水單體內(nèi)乳化實(shí)現(xiàn)的，傳統(tǒng)的親 水單體有含有一COOH的二羥基化合物和含有磺酸鹽的二氨基化合物。采用含有一COOH的 二羥基化合物為親水單體合成的水性聚氨酯材料的理論最高固含量為35%，而采用含有磺 酸鹽的二氨基化合物合成的水性聚氨酯的理論最高固含量為74%。含有一COOH的二羥基 化合物可以部分溶于丙酮，而磺酸鹽類(lèi)的親水單體不能溶于丙酮，只能溶于水中。要使聚氨 酯形成均勻穩(wěn)定的乳液，就必須在乳化前含有一定數(shù)量的親水基團(tuán)，否則難以得到均勻穩(wěn) 定的乳液；且親水基團(tuán)的量一定要控制在很少的范圍，且盡可能少，否則將會(huì)導(dǎo)致材料的防 水性降低。
[0082] 綜上所述，為了達(dá)到高固體含量的穩(wěn)定乳液，我們?cè)谌榛凹尤牒幸籆OOH的二 羥基的親水單體，在乳化過(guò)程中再添加含有磺酸鹽的親水單體，從而達(dá)到預(yù)期的目的。
[0083] 最后，我們將上述實(shí)施例中得到聚氨酯乳液，按照以下方法進(jìn)行性能測(cè)試：
[0084] A、固含量測(cè)試：GB/T 1725-79 ;
[0085] B、拉伸性能測(cè)試：測(cè)試儀器采用GOTECH GT-7010-AEP、按照ASTM D882標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行 測(cè)試；
[0086] C、乳液粒徑測(cè)試：測(cè)試儀器是馬爾文儀器公司ZEN 1690粒度測(cè)定儀，測(cè)試溫度為 25 0C ；
[0087] D、儲(chǔ)存穩(wěn)定性：取乳液置于離心分離機(jī)中，在3000rpm/min下離心分離15min，若 無(wú)沉淀產(chǎn)生則說(shuō)明儲(chǔ)存穩(wěn)定性在6個(gè)月以上；
[0088] E、邵氏A硬度測(cè)試：測(cè)試儀器采用上海精密儀器儀表有限公司HT-6510A。
[0089] 測(cè)試結(jié)果表明，本發(fā)明提供的一種聚氨酯乳液的固含量為45%?55%，膜拉伸強(qiáng) 度為IOMPa?45MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為400%?800%，乳液的粒徑為130nm以下，邵氏硬度為 50HA?80HA，存儲(chǔ)穩(wěn)定性良好。
[0090] 上面對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，在 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各 種變化。
[0091] 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和范圍可以做出許多其他改變和改型。 應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于特定的實(shí)施方式，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。
【權(quán)利要求】
1. 水性聚氨酯乳液的制備方法，包含以下步驟： (1) 合成聚氨酯預(yù)聚體； 將聚環(huán)氧丙烷聚醚二醇和聚碳酸酯二醇混合后脫水，脫水后滴加甲苯二異氰酸酯保溫 反應(yīng)，最后滴加配好的二羥基丁酸、1，4 丁二醇和丙酮的混合溶液，保溫反應(yīng)，最終制得預(yù)聚 體； (2) 加入氨烴基硅油、內(nèi)交聯(lián)劑和丙烯酸羥丙酯改性； 將氨烴基硅油溶解在丙酮后滴加至步驟（1)制得的預(yù)聚體中，反應(yīng)后添加三羥甲基丙 烷丙酮溶液，反應(yīng)一段時(shí)間后滴加 E51環(huán)氧樹(shù)脂丙酮溶液繼續(xù)反應(yīng)，而后滴加丙烯酸羥丙 酯反應(yīng)，最終制得改性后的預(yù)聚體； (3) 中和成鹽； 將中和劑三乙胺的丙酮溶液滴加在步驟（2)制得的改性后的預(yù)聚體中進(jìn)行反應(yīng)，制得 聚氨酯成鹽溶液； (4) 加水乳化，二次擴(kuò)鏈和蒸除溶劑丙酮； 把二氨基磺酸鹽、二氨基擴(kuò)鏈劑溶于水中，快速加入高速攪拌的聚氨酯成鹽溶液，快速 分散擴(kuò)鏈，將乳液加熱后蒸除溶劑得到水性聚氨酯乳液。
2. 如權(quán)利要求1所述的水性聚氨酯乳液的制備方法，其特征在于： 所述步驟⑴是： 將分子量為1000的聚環(huán)氧丙烷聚醚二醇和分子量為1000的聚碳酸酯二醇按一定比例 混合，在110?130攝氏度、-0. IMPa條件下減壓除水1. 8?2. 2H，降溫至40?60攝氏度， 停止抽真空，在8?12min內(nèi)快速滴加配方量的TDI (甲苯二異氰酸酯），緩慢升溫至60? 80攝氏度，保溫反應(yīng)0. 8?I. 2H，降溫至40?60攝氏度，添加配好的二羥甲基丁酸、1，4 丁 二醇和丙酮的混合溶液，20?40min內(nèi)滴加完成，在50?70攝氏度下反應(yīng)0. 8?I. 2H，升 溫至70?90攝氏度反應(yīng)1. 8?2. 2H，降溫至40?60攝氏度； 所述步驟⑵是： 將氨烴基硅油溶解在一定量的丙酮，8?12min內(nèi)滴加入預(yù)聚體，反應(yīng)15?25min后 在8?12min內(nèi)添加配方量的三羥甲基丙烷丙酮溶液，加完后在60?80攝氏度反應(yīng)20? 40min，在8?12min內(nèi)滴加配方量的E51環(huán)氧樹(shù)脂丙酮溶液，添加完后在60?80攝氏度 反應(yīng)20?40min，再在8?12min內(nèi)滴加配方量的丙烯酸羥丙酯，在60?80攝氏度下反應(yīng) 20?40min后，降溫至30?50攝氏度； 所述步驟⑶是： 將中和劑三乙胺的丙酮溶液在8?12min內(nèi)滴加在改性過(guò)的聚氨酯預(yù)聚體中，反應(yīng) 20 ?40min ; 所述步驟⑷是： 把配方量的二氨基磺酸鹽、二氨基擴(kuò)鏈劑溶于水中，快速加入高速攪拌的聚氨酯成鹽 溶液，快速分散擴(kuò)鏈〇. 8?I. 2H，將乳液加熱至50?60攝氏度，在-0. 05MPa下蒸除溶劑得 到水性聚氨酯乳液。
3. 如權(quán)利要求2所述的水性聚氨酯乳液的制備方法，其特征在于： 所述步驟⑴是： 將分子量為1000的聚環(huán)氧丙烷聚醚二醇和分子量為1000的聚碳酸酯二醇按一定比例 混合，在120攝氏度、-0. IMPa條件下減壓除水2H，降溫至50攝氏度，停止抽真空，在IOmin 內(nèi)快速滴加配方量的TDI (甲苯二異氰酸酯），緩慢升溫至70攝氏度，保溫反應(yīng)1H，降溫至 50攝氏度，添加配好的二羥甲基丁酸、1，4 丁二醇和丙酮的混合溶液，30min內(nèi)滴加完成，在 60攝氏度下反應(yīng)1H，升溫至80攝氏度反應(yīng)2H，降溫至50攝氏度； 所述步驟⑵是： 將氨經(jīng)基娃油溶解在一定量的丙酮，IOmin內(nèi)滴加入預(yù)聚體，反應(yīng)20min后在IOmin內(nèi) 添加配方量的三羥甲基丙烷丙酮溶液，加完后在70攝氏度反應(yīng)30min，在IOmin內(nèi)滴加配方 量的E51環(huán)氧樹(shù)脂丙酮溶液，添加完后在70攝氏度反應(yīng)30min，再在IOmin內(nèi)滴加配方量的 丙稀Ife輕丙醋，在70攝氏度下反應(yīng)30min后，降溫至40攝氏度； 所述步驟⑶是： 將中和劑三乙胺的丙酮溶液在IOmin內(nèi)滴加在改性過(guò)的聚氨酯預(yù)聚體中，反應(yīng)30min ; 所述步驟⑷是： 把配方量的二氨基磺酸鹽、二氨基擴(kuò)鏈劑溶于水中，快速加入高速攪拌的聚氨酯成鹽 溶液，快速分散擴(kuò)鏈1H，將乳液加熱至55攝氏度，在-0. 05MPa下蒸除溶劑得到水性聚氨酯 乳液。
4. 如權(quán)利要求3所述的水性聚氨酯乳液的制備方法，其特征在于：所述聚環(huán)氧丙烷聚 醚二醇：聚碳酸酯二醇：甲苯二異氰酸酯的重量比為100?200 :120?280 :120?200。
5. 如權(quán)利要求3所述的水性聚氨酯乳液的制備方法，其特征在于：所述步驟⑷是把 配方量的二氨基磺酸鹽和二氨基擴(kuò)鏈劑溶于去離子水中，然后快速加入高速攪拌的步驟 ⑶中制得的聚氨酯成鹽溶液中，快速分散擴(kuò)鏈1H，將乳液加熱至55攝氏度，在-0. 05MPa 下蒸除溶劑得到水性聚氨酯乳液。
6. 水性聚氨酯乳液，其采用權(quán)利要求1?5所述的制備方法制成。
【文檔編號(hào)】C08G18/61GK104211902SQ201410413410
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月19日
【發(fā)明者】陳勇, 余棟才, 馬慶國(guó), 孫渝 申請(qǐng)人:深圳高遠(yuǎn)通新材料科技有限公司