一種氣幹型水性聚氨酯及其分散液的合成工藝的製作方法

2023-04-23 03:14:21

專利名稱：一種氣幹型水性聚氨酯及其分散液的合成工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種氣幹型水性聚氨酯及其分散液的合成工藝，屬於化學新材料製備領域。
背景技術：
水性聚氨酯分散液因採用水作為分散體的分散介質，在使用過程中僅有水分揮發進入大氣，對環境無不良影響，是一種優良的綠色環保材料，近年來也受到了國外眾多學者的廣泛關注。Bayer公司Blum H公布的專利US5004779 (1991)採用間苯二甲酸，鄰苯二甲酸酐，季戊四醇，環己基二甲醇等混合，在催化劑作用下140°C酯化合成醇酸樹脂，這種醇酸樹脂二異氰酸酯和DMPA反應得到聚氨酯預聚體，三乙胺中和後水分散獲得所謂的水性氨酯油。PAJERSKI，AD在專利EP1805273(2010)採用環氧樹脂與脂肪酸的羧基在三苯基磷的 催化下120°C反應獲得個含有兩個羥基的化合物，採用此化合物作為擴鏈劑可以將含有活性亞甲基的脂肪酸作為側基引入在聚氨酯結構中，得到含幹性油脂結構的水性聚氨酯。但是目前適宜工業化生產的氣幹型水性聚氨酯分散液的製備卻鮮有報導。

發明內容
本發明的目的即在於提供一種能在常溫空氣中氧化自交聯的氣幹型水性聚氨酯分散液的製備。該氣幹型水性聚氨酯及其分散液的合成工藝簡單，所用原料來源廣，便宜易得，易於工業化生產。本發明的氣幹型水性聚氨酯及其分散液的合成工藝，包括以下步驟(I)將二異氰酸酯與聚合物多元醇混合，聚合物多元醇與二異氰酸酯摩爾比為
I 2-5,在氮氣氛圍中，於80-100°C反應2-4小時,得到聚氨酯預聚體；所述聚合物多元醇為分子量500-2000的聚醚多元醇或聚酯多元醇；(2)控溫60_80°C向上述聚氨酯預聚體中滴加親水擴鏈劑A和擴鏈劑B，升溫回流反應l_5h，加鹼成鹽，加水分散乳化並添加催幹劑獲得氣幹型水性聚氨酯分散液；反應過程中添加有機溶劑調節控制體系粘度在8000mPa. S以下；所述擴鏈劑B為將幹性油脂脂肪酸與多羥基化合物進行酯化反應所得的幹性油脂脂肪酸酯；所述多羥基化合物為三羥甲基丙烷(TMP)或季戊四醇(PER)。優選的，所述步驟(I)中，二異氰酸酯選自異佛爾酮二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯和二環己基甲烷二異氰酸酯中的一種或多種；所述步驟(I)中，聚醚多元醇選自聚四氫呋喃多元醇(PTMEG)、聚氧化丙烯多元醇(PPO)和聚氧化乙烯多元醇(PEG)中的一種或多種；所述步驟(I)中，聚酯多元醇選自聚e -己內酯二醇(PCL)、聚己二酸乙二醇酯二醇(PEA)、聚己二酸乙二醇-丙二醇酯二醇(PEPA)和聚己二酸丁二醇酯二醇(PBA)中的一種或多種。
所述步驟⑵中，親水擴鏈劑A選自二羥甲基丙酸、二羥基半酯、乙二氨基磺酸鈉、I，4-丁二醇-2-磺酸鈉等,每克預聚體中親水擴鏈劑A的用量為O. 1-0. 5mmol,每克預聚體中擴鏈劑B的用量為O. 02-0. Imol。所述步驟(2)中，幹性油脂脂肪酸選自亞麻酸、亞油酸和桐油酸中的一種或兩種，亞麻酸、亞油酸結構式分別如下
權利要求
1.一種氣幹型水性聚氨酯及其分散液的合成工藝，其特徵在於包括以下步驟 (1)將二異氰酸酯與聚合物多元醇混合，聚合物多元醇與二異氰酸酯摩爾比為1:2-5，在氮氣氛圍中，於80-100°C反應2-4小時,得到聚氨酯預聚體；所述聚合物多元醇為分子量500-2000的聚醚多元醇或聚酯多元醇； (2)控溫60-80°C向上述聚氨酯預聚體中滴加親水擴鏈劑A和擴鏈劑B，升溫回流反應l_5h，然後加鹼成鹽，加水分散乳化並添加催幹劑獲得氣幹型水性聚氨酯分散液；反應過程中添加有機溶劑調節控制體系粘度在8000mPa. S以下；所述擴鏈劑B為將幹性油脂脂肪酸與多羥基化合物進行酯化反應所得的幹性油脂脂肪酸酯；所述多羥基化合物為三羥甲基丙烷或季戊四醇。
2.如權利要求I所述的氣幹型水性聚氨酯及其分散液的合成工藝，其特徵在於所述步驟(I)中，二異氰酸酯選自異佛爾酮二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯和二環己基甲烷二異氰酸酯中的一種或多種。
3.如權利要求I所述的氣幹型水性聚氨酯及其分散液的合成工藝，其特徵在於所述步驟(I)中，聚醚多元醇選自聚四氫呋喃多元醇、聚氧化丙烯多元醇和聚氧化乙烯多元醇中的一種或多種。
4.如權利要求I所述的氣幹型水性聚氨酯及其分散液的合成工藝，其特徵在於所述步驟(I)中，聚酯多元醇選自聚e-己內酯二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇-丙二醇酯二醇和聚己二酸丁二醇酯二醇中的一種或多種。
5.如權利要求I所述的氣幹型水性聚氨酯及其分散液的合成工藝，其特徵在於所述步驟(2)中，親水擴鏈劑A為二羥甲基丙酸、二羥基半酯、乙二氨基磺酸鈉或1，4-丁二醇-2-磺酸鈉；每克預聚體中親水擴鏈劑A的用量為0. 1-0. 5mmol，每克預聚體中擴鏈劑B的用量為0. 02-0. Imol。
6.如權利要求I所述的氣幹型水性聚氨酯及其分散液的合成工藝，其特徵在於所述步驟(2)中，幹性油脂脂肪酸選自亞麻酸、亞油酸和桐油酸中的一種或兩種。
7.如權利要求I所述的氣幹型水性聚氨酯及其分散液的合成工藝，其特徵在於所述步驟(2)中，幹性油脂脂肪酸與多羥基化合物的摩爾比為1:0. 5-1。
8.如權利要求I所述的氣幹型水性聚氨酯及其分散液的合成工藝，其特徵在於所述步驟(2)中，催幹劑為環烷酸鈷、異辛酸鋯、辛酸鋇或抗壞血酸鐵。
全文摘要
本發明公開了一種氣幹型水性聚氨酯及其分散液的合成工藝，包括步驟(1)將二異氰酸酯與聚合物多元醇混合反應得到聚氨酯預聚體；(2)控溫60-80℃向聚氨酯預聚體中滴加親水擴鏈劑A和擴鏈劑B，回流反應1-5h，然後加鹼成鹽，加水分散乳化並添加催幹劑獲得氣幹型水性聚氨酯分散液。本發明在聚氨酯結構中引入了含活性亞甲基的幹性油脂結構，合成了具有良好的自乾性能和耐水性的氣幹型水性聚氨酯分散液，該氣幹型水性聚氨酯分散液加入催幹劑後在能在空氣中常溫自交聯，從而加快水分的揮發，乾燥速率明顯提高，且所用原料來源廣，便宜易得，且合成工藝簡單，易於工業化生產，在建築塗料領域中具有廣闊的應用前景。
文檔編號C08G18/10GK102633979SQ20121013262
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月28日 優先權日2012年4月28日
發明者吳慶雲, 吳明元, 周亭亭, 張建安, 楊建軍 申請人:安徽大學