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一種水性聚氨酯分散體及其制備方法

文檔序號:9446804閱讀:548來源:國知局
一種水性聚氨酯分散體及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域,具體設(shè)及一種水性聚氨醋分散體材料及其制備 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚氨醋樹脂由于具有優(yōu)異的粘接性能、良好的耐化學性、耐水性及耐溶劑性、出眾 的耐磨性能W及操作性靈活等特點而在涂料、粘接等具有廣泛的應用。傳統(tǒng)的聚氨醋樹脂 通常含有一定比例的有機溶劑,運在環(huán)保問題日益嚴重的今天已經(jīng)不能滿足需求。對于聚 氨醋樹脂工業(yè),近年來已經(jīng)由原來的高污染性的溶劑型聚氨醋樹脂向低污染或無污染的水 性樹脂轉(zhuǎn)變;另一方面,能源危機也是當今世界所面臨的主要問題之一。而傳統(tǒng)的熱固型涂 料的固化需要消耗大量的熱能,在能源利用方面造成了極大的浪費。因此,開發(fā)新型的低污 染、低能耗的光固化水性涂料就成為涂料業(yè)發(fā)展的方向和研究的熱點。
[0003] 水性聚氨醋樹脂通??煞譃榫郯贝姿芤骸⒕郯贝追稚Ⅲw和聚氨醋乳液=種,市 場上應用的水性聚氨醋基本都是聚氨醋乳液和分散體。通常將后兩類稱為聚氨醋乳液或分 散體,水性聚氨醋分散體比其他結(jié)構(gòu)水性聚合物具有更多的優(yōu)點,而且符合環(huán)保要求,主要 表現(xiàn)為:(1)分子組成變化范圍廣,可賦予分散體不同的性能特點(可軟可硬);(2)分散于 水中,無游離的異氯酸醋,無毒性;(3)對底材有良好的附著力和物理機械性能,如耐磨性 和抗沖擊性;(4)具有良好的低溫成膜性和柔初性;(5)脂肪族異氯酸醋對光穩(wěn)定,可適合 戶外使用;(6)經(jīng)特制的分散體具有良好的耐水、耐溶劑性和耐化學性;(7)經(jīng)特制的分散 體可具有較高的光澤和良好的顏料展色性;(8)施工方便,干燥速度快;(9)和其他水性聚 合物,如丙締酸乳液,有良好的相容性;(10)溶劑含量少,符合V0C(揮發(fā)性有機化合物)排 放要求,甚至可做到零V0C。
[0004] 正是由于水性聚氨醋分散體具有上述杰出的性能,經(jīng)過=十年的發(fā)展,目前在歐 美國家已廣泛應用于皮革、紡織、木材地板、塑料、汽車、混凝±等領(lǐng)域。
[0005] 水性聚氨醋分散體可W利用預聚物混合法制備,此法首先制備含端NC0基的預聚 物,預聚物分子量不高或粘度較低時,可不加或加少量溶劑,在胺和水的存在下同時進行擴 鏈和分散。生成高分子量的聚脈聚氨醋水分散體。該法預聚物控制十分重要,否則分散困 難,生產(chǎn)無法進行,該方法制備的分散體固含量大部分在30-40%之間,通常適用于脂肪族 和脂環(huán)族等反應活性低的多異氯酸醋制備聚氨醋分散體。此法避免使用大量的有機溶劑, 工藝簡單,便于工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)。
[0006] 在預聚物混合法中,通常采用二徑甲基酸制備水性聚氨醋分散體,相應的是,采油 =乙胺或氨作為在水溶液中的分散劑,運些化學物質(zhì)有氣味,對人的眼角膜有很強的刺激 作用,對施工人員的健康造成很大的傷害。低V0C或零V0C水性聚氨醋分散體還需要科研 人員進行研發(fā),W避免對環(huán)境、施工人員和使用人員造成破壞和傷害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種制備水性聚氨醋分散體的方法,該方法 利用含叔胺的二徑基化合物(或/和含叔胺的二伯胺基化合物)替代二徑甲基酸,通過在飽 和碳酸水溶液中的酸化和分散,可得到性能好且零V0C的水性聚氨醋分散體。
[0008] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種水性聚氨醋樹脂的制備方 法,該方法包括:(1)將多異氯酸醋、與聚酸二元醇、含叔胺的二徑基化合物(或/和含叔胺 的二伯胺基化合物)反應制得預聚體;(2)用碳酸水溶液中和,在二氧化碳氣氛下,加水分散 乳化,并使該預聚體與親水擴鏈劑進行擴鏈反應,得到水性聚氨醋分散液。
[0009] 具體實施方法為步驟(1)中多異氯酸醋與聚酸二元醇的摩爾比為0.2-60 : 1, 優(yōu)選為2.5-4.S: 1;聚酸二元醇與含叔胺二元醇(或/和含叔胺二元胺)的重量比為 0. 2-380 : 1,優(yōu)選為2-8 : 1;含叔胺的二伯胺基化合物與含叔胺的二徑基化合物的重量 比為0-8:1;所述反應的溫度為25-110°C,優(yōu)選為70-85°C,反應的時間為10-2000分鐘, 優(yōu)選為110-130分鐘;步驟似中親水擴鏈劑與預聚體的重量比為0.5-8 : 100,中和的 溫度為25-80°C,壓力為0.5-100個大氣壓,時間為25-400分鐘;水溶液的碳酸濃度為當 時壓力和溫度下飽和度的0. 〇1%-1〇〇%。
[0010] 在上述方案中,所述步驟(1)中可W加入含有雙鍵的單體。含有雙鍵的單體包括 丙締酸甲醋、甲基丙締酸甲醋、丙締酸下醋、甲基丙締酸下醋、苯乙締、丙締酸徑乙醋和甲基 丙締酸徑乙醋中的一種或多種。
[0011] 在上述方案中,多異氯酸醋為異佛爾酬二異氯酸醋、氨化二苯基甲燒二異氯酸醋、 二亞甲基苯基二異氯酸醋、四甲基環(huán)己基二異氯酸醋和1,6-六亞甲基二異氯酸醋中的一 種或多種,優(yōu)選為異佛爾酬二異氯酸醋和/或1,6-六亞甲基二異氯酸醋。
[0012] 在上述方案中,聚酸二元醇為聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氨巧喃酸二醇中的一種或 多種,優(yōu)選為聚四氨巧喃酸二醇。
[0013] 在上述方案中,親水擴鏈劑為乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-下二醇、乙二胺基乙橫酸 鋼、1,4-下二醇-2-橫酸鋼、二徑基半醋、N-甲基二乙醇胺、聚環(huán)氧乙二醇、二乙醇胺化及二 乙締=胺與環(huán)氧氯丙烷的反應產(chǎn)物中的一種或多種。
[0014] 在上述方案中,含叔胺的二徑基化合物為式1、式2、式3、式4、式5、式6、式7和式 8中顯示的化合物中的一個或任意幾個的混合物;式1中的a、b、C、te分別為0至40的 任意整數(shù);式2、式3、式4和式5中的a、b、C、d分別為0至40的任意整數(shù),R基團為氨基 或甲基;式6、式7和式8中的a、b、C分別為0至40的任意整數(shù);
式1,

陽015] 在上述方案中,含叔胺的二伯胺化合物含叔胺的二伯胺化合物為式9、式10、式 11、式12、式13、式14、式15和式16中顯示的化合物中的一個或任意幾個的混合物;式9中 的曰、b、C、d、e分別為0至40的任意整數(shù);式10、式11、式12和式13中的a、b、C、d分別 為0至40的任意整數(shù),R基團為氨基或甲基;式14、式15和式16中的a、b、c分別為0至 40的任意整數(shù);

[0016] 與現(xiàn)有預聚物混合法技術(shù)相比,本發(fā)明方法具有W下優(yōu)點: (1) 利用含叔胺的二徑基化合物(或/和含叔胺的二伯胺基化合物)替代二徑甲基酸, 通過在飽和碳酸水溶液中的酸化和分散,水性聚氨醋分散體中沒有游離的有機小分子,V0C 可W降到最低,甚至為零,在
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