水性聚氨酯组合物及其生产方法与流程

本发明涉及一种水性聚氨酯组合物及其生产方法。

背景技术：

1、水性聚氨酯具有无毒、不易燃、无刺激性气味等优点，被广泛应用于各个领域。目前水性聚氨酯的制备方法主要有溶液法和预聚体混合法。溶液法是指在低沸点的、能和水混溶的惰性溶剂中来制备含亲水基团的高分子量聚氨酯溶液，然后用水将该溶液稀释，形成油包水的溶剂为连续相的乳液。向上述乳液中加入大量水，使其发生相倒转，变为水为连续相的分散液，脱去溶剂后得到水性聚氨酯。预聚体混合法避免了溶液法中所需的大量溶剂，其先将异腈酸酯和多元醇本体聚合形成预聚物，使用少量溶剂稀释预聚体后再扩链、乳化，得到水性聚氨酯。由此可见，溶液法和预聚体混合法均需要使用有机溶剂，这样在制备的过程中会释放出挥发性有机物，污染环境。此外，上述方法得到的水性聚氨酯的固含量相对较低。

2、cn116813870a公开了一种水性聚氨酯树脂分散体的制备方法，将异佛尔酮二异氰酸酯、聚四氢呋喃醚二醇混合，通入氮气，加入催化剂，常温搅拌混合均匀，升温至50～60℃反应1～2h，继续升温至70～80℃反应0.5～1h，得到聚氨酯预聚体。向聚氨酯预聚体中加入抗菌硅油和小分子扩链剂，继续升温至80～85℃反应5～8h，继续反应3～5h，降温至40～45℃加入中和剂，反应1～2h后，加入去离子水、抗氧化石墨相淡化碳，高速搅拌，自然消泡后，得到水性聚氨酯树脂分散体。该制备方法得到的水性聚氨酯树脂分散体的拉伸强度较低。

3、cn116333262a公开了一种无溶剂性防水透湿水性聚氨酯分散体的制备方法，将聚醚多元醇与多异氰酸酯反应，得到预聚物；向预聚物中依次加入扩链剂、水，混合，得到无溶剂型防水透湿水性聚氨酯分散体。该聚氨酯分散体的固含量较低，力学性能有待提高。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种水性聚氨酯组合物的生产方法，该方法在生产的过程中无需使用有机溶剂，所得产物具有较高的固含量。进一步地，该生产方法得到的聚氨酯组合物具有较低的粘度，其固化后具有良好的力学性能、粘接强度和耐溶剂性。本发明的另一个目的在于提供一种水性聚氨酯组合物。

2、一方面，本发明提供了一种水性聚氨酯组合物的生产方法，包括如下步骤：

3、(1)将如式(i)所示的聚合物二元醇在100～150℃下处理0.5～5h，得到脱水后二元醇；将脱水后二元醇降温至温度≤70℃，然后向降温后的二元醇中加入如式(ii)所述的二异氰酸酯和催化剂，得到预聚物；

4、

5、式(i)中，r5选自c1～c6的亚烷基，n表示聚合度；聚合物二元醇的分子量为500～4000；

6、

7、式(ii)中，r1～r3分别独立地选自h、c1～c6的烷基；r4选自c1～c6的亚烷基；

8、(2)将预聚物与亲水扩链剂、中和剂反应，得到中间体；

9、(3)将中间体、20～40重量份水和0.5～3重量份脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠一次乳化，得到中间乳化物；将中间乳化物与60～85重量份水二次乳化，得到乳化产物；

10、(4)将乳化产物、3～8重量份如式(iii)所示的第一化合物和1.5～4重量份如式(iv)所示的第二化合物反应，得到水性聚氨酯组合物；

11、

12、式(iii)中，r7～r9分别独立地选自h或c1～c6的烷基，r6选自c1～c6的亚烷基；

13、

14、式(iv)中，r10～r12分别独立地选自c1～c6的烷基，x选自1～6的整数，y选自1～6的整数。

15、根据本发明的生产方法，优选地，所述催化剂为金属羧酸盐；所述金属羧酸盐中的金属元素选自铋、锌中的一种多种；所述金属羧酸盐选自新葵酸盐、异辛酸盐、月桂酸盐中的一种或多种。

16、根据本发明的生产方法，优选地，聚合物二元醇的用量为40～70重量份，二异氰酸酯的用量为15～35重量份，催化剂的用量为0.02～0.2重量份。

17、根据本发明的生产方法，优选地，步骤(1)中反应温度为70～100℃，反应时间为1～5h。

18、根据本发明的生产方法，优选地，所述水性扩链剂选自二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、n-甲基二乙醇胺、双-2-羟乙基苯甲胺、双-2-羟丙基苯甲胺中的一种或多种；

19、所述中和剂选自三乙胺、三丙胺、三丁胺、二甲基环己胺中、甲酸、乙酸、盐酸、氢氧化钠、环氧氯丙烷中的一种或多种。

20、根据本发明的生产方法，优选地，所述亲水扩链剂的用量为2～9重量份，所述中和剂的用量为0.5～4重量份。

21、根据本发明的生产方法，优选地，步骤(2)的反应温度为45～75℃，反应时间为0.5～4h。

22、根据本发明的生产方法，优选地，一次乳化的时间为1～8min，二次乳化的时间为5～20min。

23、根据本发明的生产方法，优选地，聚合物二元醇为聚己内酯二醇，二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯，第一化合物为异氟尔酮二胺，第二化合物为n-2-氨乙基-3-氨丙基三乙氧基硅烷。

24、另一方面，本发明提供了一种水性聚氨酯组合物，该水性聚氨酯组合物有上述生产方法得到，水性聚氨酯组合物的固含量≥45wt％。

25、本发明的生产方法在生产的过程中无需使用有机溶剂，所得产物具有较高的固含量。进一步地，该生产方法得到的聚氨酯组合物具有较低的粘度，其固化后具有良好的力学性能、粘接强度和耐溶剂性。

技术特征：

1.一种水性聚氨酯组合物的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述催化剂为金属羧酸盐；所述金属羧酸盐中的金属元素选自铋、锌中的一种多种；所述金属羧酸盐选自新葵酸盐、异辛酸盐、月桂酸盐中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，聚合物二元醇的用量为40～70重量份，二异氰酸酯的用量为15～35重量份，催化剂的用量为0.02～0.2重量份。

4.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤(1)中反应温度为70～100℃，反应时间为1～5h。

5.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述水性扩链剂选自二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、n-甲基二乙醇胺、双-2-羟乙基苯甲胺、双-2-羟丙基苯甲胺中的一种或多种；

6.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述亲水扩链剂的用量为2～9重量份，所述中和剂的用量为0.5～4重量份。

7.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤(2)的反应温度为45～75℃，反应时间为0.5～4h。

8.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，一次乳化的时间为1～8min，二次乳化的时间为5～20min。

9.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，聚合物二元醇为聚己内酯二醇，二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯，第一化合物为异氟尔酮二胺，第二化合物为n-2-氨乙基-3-氨丙基三乙氧基硅烷。

10.一种水性聚氨酯组合物，其特征在于，所述水性聚氨酯组合物由权利要求1～9任一项所述的生产方法得到，所述水性聚氨酯组合物的固含量≥45wt％。

技术总结本发明公开了一种水性聚氨酯组合物及其生产方法，包括如下步骤：(1)将聚合物二元醇在100～150℃下处理0.5～5h，得到脱水后二元醇；将脱水后二元醇降温至温度≤70℃，然后向降温后的二元醇中加入二异氰酸酯和催化剂，得到预聚物；(2)将预聚物与亲水扩链剂、中和剂反应，得到中间体；(3)将中间体、20～40重量份水和0.5～3重量份脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠一次乳化，得到中间乳化物；将中间乳化物与60～85重量份水二次乳化，得到乳化产物；(4)将乳化产物、3～8重量份第一化合物和1.5～4重量份第二化合物反应，得到水性聚氨酯组合物。该方法在生产的过程中无需使用有机溶剂，所得产物具有较高的固含量。技术研发人员：王超受保护的技术使用者：盛鼎高新材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18