端羥基醇酸樹脂改性水性聚氨酯及其製備方法
2023-05-29 16:34:51
專利名稱：端羥基醇酸樹脂改性水性聚氨酯及其製備方法
技術領域：
本發明涉及水性聚氨酯及其製備方法領域，特別涉及一種端羥基醇酸樹脂改性水性聚氨酯及其製備方法。
背景技術：
水性聚氨酯具有不燃、無毒、不汙染環境、節能等優點，同時具有高強度、耐磨損、 使用安全等優異性能，因此獲得了廣泛的應用，已成為國內外新材料領域的一個重要發展方向。到目前為止，我國工業化的水性聚氨酯品種少、產量小，很難滿足現在的多樣化需求， 產品的成膜性、柔韌性、耐候性及耐水性性能較差，主要用作一般性能的皮革處理及織物處理。性能的缺陷嚴重限制了水性聚氨酯在塗料領域的推廣和應用，水性聚氨酯採用逐步聚合反應，分子鏈上含有多個活性基團，可用多種材料進行改性從而提高水性聚氨酯的性能， 近些年來丙烯酸改性、環氧改性水性聚氨酯等產品得到了快速的發展。隨著石油價格的飛漲，以植物油為主要原料的醇酸樹脂的應用日益得到了重視。 醇酸樹脂是我國發展最早、產量最大的合成樹脂，醇酸樹脂的組分和性能可在很寬範圍內調整，採用不同的多元醇和多元酸就能得到性能各異的樹脂；而醇和酸之間官能度之比的變化可控制支化度，樹脂原料中羧基之間或羥基之間的碳原子數能調整樹脂的柔軟性等， 這些特點使醇酸樹脂能應用於更多的領域，是一類理想的用於改性水性聚氨酯的材料。醇酸樹脂在改性方面具有以下特點①醇酸樹脂中含有多羥基，可以與使異氰酸酯發生反應， 提高樹脂交聯度。②改性的醇酸樹脂可以使其含有端羥基，可以代替多元醇和多異氰酸酯反應。③乾性醇酸樹脂中大多含有不飽和鍵，改性水性聚氨酯可以在氧氣或催化劑的作用下發生交聯反應。採用醇酸改性一方面可以提高聚氨酯膜物理性能和手感，另外還能降低成本，因此醇酸樹脂在改性水性聚氨酯方面日益凸顯其優越性。
發明內容
本發明的目的旨在提供一種兼有聚氨酯樹脂、醇酸樹脂二種樹脂的優點，可應用於工業塗裝、地坪漆、木器漆、皮革表面處理等用途的端羥基醇酸樹脂改性水性聚氨酯及其製備方法。本發明涉及的改性水性聚氨酯由端羥基醇酸樹脂取代普通的多元醇製備而成。該聚合物的結構式為
權利要求
1.1、端羥基醇酸樹脂改性水性聚氨酯，其特徵是該聚合物的結構式為
2.權利要求1所述的端羥基醇酸樹脂改性水性聚氨酯的製備方法，其特徵是包括以下步驟，①將多元醇、脂肪酸、多元酸混合，用二甲苯做回流溶劑，150°C 22(TC反應至酸值 5^15mgK0H. g—1後，蒸出二甲苯，製得端羥基醇酸樹脂；②向上述端羥基醇酸樹脂加入加入多異氰酸酯，85°C 95°C條件下保溫反應廣2小時； 再加入親水性擴鏈劑，70°C 90°C條件下反應廣2小時；然後加入對羥基化合物和溶劑， 600C 65°C恆溫反應至測得NCO含量為加入量的4 8%時，最後降溫至5°C 10°C出料，製得端羥基醇酸樹脂改性聚氨酯預聚體；③將端羥基醇酸樹脂改性聚氨酯預聚體進行攪拌分散，IO0C以下加入成鹽劑、丙酮，中和羧基成鹽，然後加入水進行分散乳化，之後加入多元胺擴鏈劑進行擴鏈，製得端羥基醇酸樹脂改性聚氨酯水分散液；④將端羥基醇酸樹脂改性聚氨酯水分散液脫溶，減壓蒸餾脫除溶劑製得端羥基醇酸樹脂改性水性聚氨酯。
3.根據權利要求2所述的端羥基醇酸樹脂改性水性聚氨酯的製備方法，其特徵是所述多元醇為含2飛個碳原子的二元、三元、四元或六元脂肪族醇中的一種或其任意混合物；所述脂肪酸為含1(Γ20個碳原子的不飽和一元脂肪酸中的一種或其混合物；所述多元酸為二元、三元的含2飛個碳原子脂肪族或芳香族酸其中的一種或其混合物。
4.根據權利要求3所述的端羥基醇酸樹脂改性水性聚氨酯的製備方法，其特徵是所述多元醇為乙二醇、丁二醇、三羥甲基丙烷、新戊二醇、季戊四醇中的一種或其任意混合物； 所述脂肪酸為油酸、亞油酸、脫水蓖麻油酸中的一種或其任意混合物；所述的多元酸為己二酸、富馬酸、鄰苯二甲酸酐、順丁烯二酸酐、間苯二甲酸中的一種或其任意混合物。
5.根據2-4任一權利要求所述的端羥基醇酸樹脂改性水性聚氨酯的製備方法，其特徵是所述多異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯或二苯基甲烷二異氰酸酯，所述步驟②溶劑為丙酮、甲乙酮或二甲基甲醯胺。
6.根據權利要求5所述的端羥基醇酸樹脂改性水性聚氨酯的製備方法，其特徵是所述親水性擴鏈劑為二羥甲基丙酸或二羥甲基丁酸；所述對羥基化合物為乙二醇、1，4-丁二醇或一縮二乙二醇。
7.根據權利要求6所述的端羥基醇酸樹脂改性水性聚氨酯的製備方法，其特徵是所述冷水是0°C的去離子水；所述成鹽劑為三乙胺。
8.根據權利要求7所述的端羥基醇酸樹脂改性水性聚氨酯的製備方法，其特徵是所述多元胺擴鏈劑為異佛爾酮二胺、二乙烯三胺或四乙烯五胺。
9.根據權利要求8所述的端羥基醇酸樹脂改性水性聚氨酯的製備方法，其特徵是步驟①中多元醇、脂肪酸、多元酸投料重量比=5 25 :40^60 20^45 ；步驟② ③中，各物料投料重量比為端羥基醇酸樹脂多異氰酸酯親水性擴鏈劑對羥基化合物溶劑三乙胺 多元胺擴鏈劑=10 26 :6 30 :4 8 :1 10 :8 20 :1 6 :2 5。
10.根據權利要求9所述的端羥基醇酸樹脂改性水性聚氨酯的製備方法，其特徵為，所述端羥基醇酸樹脂、多異氰酸酯、親水性擴鏈劑、對羥基化合物、溶劑、三乙胺、多元胺擴鏈劑投料量分別佔步驟② ③總投料量的10 26%、6 30%、4 8%、廣10%、8 20%、廣6%、2 5% ；所述的步驟①優選方案是將多元醇、脂肪酸、多元酸按照總投料量的5 25%、40 60%、20 45% 混合，用二甲苯做回流溶劑，150°C 160°C保溫反應1.5 2.5小時，175 1851保溫反應 2^3小時，升溫至20(T22(TC，保溫反應至酸值5 15mgK0H. 停止加熱，蒸出二甲苯，製得端羥基醇酸樹脂；所述步驟③優選方案是將端羥基醇酸樹脂改性聚氨酯預聚體加入分散缸，轉速控制在50(Γ1000轉/分進行攪拌分散，IO0C以下加入三乙胺、丙酮，中和羧基成鹽，5飛分鐘後將轉速提至100(Γ2(ΚΚ)轉/分，然後加入0°C的去離子水進行分散乳化，9 11分鐘後加入多元胺擴鏈劑進行擴鏈，高速分散纊11分鐘，將轉速降低至45(Γ500 轉/分，分散0. 5^1. 5小時，製得端羥基醇酸樹脂改性聚氨酯水分散液；所述步驟④優選方案是將端羥基醇酸樹脂改性聚氨酯水分散液加入脫溶釜脫溶，溫度55飛5°C，真空度-0. OSMpa^-O. 09Mpa下脫除溶劑製得端羥基醇酸樹脂改性水性聚氨酯。
全文摘要
本發明涉及一種醇酸樹脂改性水性聚氨酯及其製備方法，其結構式為改性水性聚氨酯由端羥基醇酸樹脂取代普通的多元醇製備而成。採用酯化縮聚和逐步聚合工藝。首先用脂肪酸、多元酸、多元醇採用脂肪酸法製取端羥基醇酸樹脂；其二將端羥基醇酸樹脂、多羥基羧酸與多異氰酸酯反應製備含親水基團的端異氰酸酯預聚體；其三在預聚體中加入成鹽劑中和羧酸成鹽；其四將上述產物分散於冰水中，同時加入多元胺擴鏈。其五反應完畢後蒸餾脫除溶劑，製得醇酸樹脂改性的高性能聚氨酯水分散液。本產品具有高耐油性、耐化學品性、耐水性，同時具有優異的硬度、豐滿度、光澤度、儲存穩定性、力學性能以及綜合性能。
文檔編號C08G18/12GK102432797SQ20111023766
公開日2012年5月2日 申請日期2011年8月18日 優先權日2011年8月18日
發明者佀慶法, 崔志勇, 魏志華 申請人:山東聖光化工集團有限公司