聚氨酯乳液的制备方法与流程

本发明涉及一种聚氨酯乳液的制备方法。

背景技术：

1、聚氨酯具有优异的韧性、耐磨性、耐低温性和抗冲击性，其应用领域广泛，需求量大。目前，市售的聚氨酯多含有一定量的有机溶剂，例如cn102408536a公开了一种聚氨酯-脲分散体的制备方法，将多元醇、聚乙二醇、亲水扩链剂、多异氰酸酯、催化剂反应生成聚氨酯-脲预聚物，用有机溶剂稀释聚氨酯预聚物，用多元胺的混合物扩链，机械搅拌下加入蒸馏水或去离子水乳化分散，减压脱除溶剂。这些产品在制备和使用的过程中会释放出一定量的可挥发性有机物，造成环境污染，影响人类健康。

2、cn102702471a公开了一种无溶剂水性聚氨酯分散体的制备方法，将多异氰酸酯、含羧基的小分子二元醇、小分子二元醇、多元醇和有机金属催化剂混合，搅拌反应，得到含端异氰酸酯基团的预聚体；向预聚体中加入水，搅拌3～10min；将叔胺和水混合后，加入至反应体系中，继续搅拌；再向反应体系中加入胺类扩链剂和水，搅拌反应，得到水性聚氨酯分散体。该方法得到的聚氨酯分散体成膜后机械强度和粘结强度较低。

3、cn107417873b公开了一种水性聚氨酯分散体的制备方法，将至少一种多羟基低聚物多元醇、至少一种多异氰酸酯和小分子亲水扩链剂反应，得到末端带有nco基团的聚氨酯预聚物；然后将末端带有nco基团的聚氨酯预聚物和小分子中和剂反应，在60～100℃下加入去离子水，在搅拌下分散后将反应体系的温度降至20～50℃，然后再加入去离子水，分散后得到预聚物分散液；最后将预聚分散液和磺酸盐型多元胺亲水扩链剂反应，然后再和多元胺扩链剂反应，得到水性聚氨酯分散体。该水性聚氨酯分散体的粘度较高，不易施工操作，且粘接强度较低。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种聚氨酯乳液的制备方法，该制备方法能够得到固含量高，且粘度较低的聚氨酯乳液。进一步地，该制备方法得到的聚氨酯乳液成膜后具有较高的力学强度和粘接强度。更进一步地，该制备方法得到的聚氨酯乳液成膜后具有良好的耐溶剂性。

2、本发明通过以下技术方案实现上述目的。

3、本发明提供了一种聚氨酯乳液的制备方法，包括如下步骤：

4、(1)将15～35重量份聚丙二醇、30～50重量份聚己二酸丁二醇酯二醇除水，得到除水后的聚丙二醇和除水后的聚己二酸丁二醇酯二醇；

5、(2)将除水后的聚丙二醇、除水后的聚己二酸丁二醇酯二醇、5～15重量份第一二异氰酸酯、12～25重量份第二二异氰酸酯和0.03～0.2重量份的有机铋催化剂反应，得到一次预聚物；

6、其中，所述第一二异氰酸酯如式(a)所示：

7、

8、式(a)中，m选自1～8的整数；

9、其中，所述第二二异氰酸酯如式(b)所示：

10、

11、式(b)中，r1选自c1～c6的亚烷基，r2～r9分别独立地选自h或c1～c6的烷基；

12、(3)将一次预聚物、2～15重量份亲水性扩链剂和0.5～3重量份中和剂反应，得到二次预聚物；

13、(4)将二次预聚物在乳化剂的存在下乳化，然后加入水进一步乳化，得到乳化产物；所述乳化剂包括水和脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠；

14、(5)将乳化产物、2～8重量份异氟尔酮二胺和1～5重量份n-2-氨乙基-3-氨丙基三乙氧基硅烷反应，得到聚氨酯乳液。

15、根据本发明的制备方法，优选地，式(a)中，m选自2～6的整数；式(b)中，r1选自c1～c3的亚烷基，r2～r9分别独立地选自h或c1～c3的烷基；有机铋催化剂选自新葵酸铋、异辛酸铋、月桂酸铋中的一种或多种。

16、根据本发明的制备方法，优选地，所述第一二异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯，所述第二二异氰酸酯为4,4’-二异氰酸酯二环己基甲烷。

17、根据本发明的制备方法，优选地，步骤(2)中，将温度≤70℃的除水后的聚丙二醇、温度≤70℃的除水后的聚己二酸丁二醇酯二醇、第一二异氰酸酯、第二二异氰酸和有机铋催化剂混合，然后在搅拌的条件下在70～95℃下反应1～10h。

18、根据本发明的制备方法，优选地，步骤(3)中，将温度≤45℃的一次预聚物、亲水性扩链剂和中和剂混合，然后在50～75℃下反应0.5～4h。

19、根据本发明的制备方法，优选地，所述亲水性扩链剂如式(c)所示：

20、

21、式(c)中，r10和r11分别独立地选自c1～c6的亚烷基，q选自1～6的整数；

22、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。

23、根据本发明的制备方法，优选地，乳化剂中，水为15～45重量份，脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠为0.5～3重量份。

24、根据本发明的制备方法，优选地，步骤(4)中，将二次预聚物在乳化剂的存在下乳化1～10min，然后加入40～75重量份水进一步乳化5～20min。

25、根据本发明的制备方法，优选地，步骤(5)中，反应温度为15～38℃，反应时间为0.5～3h。

26、根据本发明的制备方法，优选地，所述聚氨酯乳液的固含量≥45wt％，粘度≤700cp。

27、采用本发明的方法制备聚氨酯乳液，在制备的过程中无需使用有机溶剂，减少了在制备和使用过程中可挥发性有机物的释放。本发明的制备方法能够得到固含量高，且粘度较低的聚氨酯乳液，这降低了干燥固化和运输的成本，降低了施工操作的难度。本发明的制备方法得到的聚氨酯乳液成膜后具有良好的力学性能和粘接强度，且具有一定的耐溶剂性。

技术特征：

1.一种聚氨酯乳液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，式(a)中，m选自2～6的整数；式(b)中，r1选自c1～c3的亚烷基，r2～r9分别独立地选自h或c1～c3的烷基；有机铋催化剂选自新葵酸铋、异辛酸铋、月桂酸铋中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一二异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯，所述第二二异氰酸酯为4,4’-二异氰酸酯二环己基甲烷。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，将温度≤70℃的除水后的聚丙二醇、温度≤70℃的除水后的聚己二酸丁二醇酯二醇、第一二异氰酸酯、第二二异氰酸和有机铋催化剂混合，然后在搅拌的条件下在70～95℃下反应1～10h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，将温度≤45℃的一次预聚物、亲水性扩链剂和中和剂混合，然后在50～75℃下反应0.5～4h。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述亲水性扩链剂如式(c)所示：

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，乳化剂中，水为15～45重量份，脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠为0.5～3重量份。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，将二次预聚物在乳化剂的存在下乳化1～10min，然后加入40～75重量份水进一步乳化5～20min。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，反应温度为15～38℃，反应时间为0.5～3h。

10.根据权利要求1～9任一项所述的制备方法，其特征在于，所述聚氨酯乳液的固含量≥45wt％，粘度≤700cp。

技术总结本发明公开一种聚氨酯乳液的制备方法。该制备方法包括如下步骤：将除水后的聚丙二醇、除水后的聚己二酸丁二醇酯二醇、5～15重量份第一二异氰酸酯、12～25重量份第二二异氰酸酯和0.03～0.2重量份的有机铋催化剂反应，得到一次预聚物；将一次预聚物、2～15重量份亲水性扩链剂和0.5～3重量份中和剂反应，得到二次预聚物；将二次预聚物在乳化剂的存在下乳化，然后加入水进一步乳化，得到乳化产物；所述乳化剂包括水和脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠；将乳化产物、2～8重量份异氟尔酮二胺和1～5重量份N‑2‑氨乙基‑3‑氨丙基三乙氧基硅烷反应，得到聚氨酯乳液。该制备方法能够得到固含量高，且粘度较低的聚氨酯乳液。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：2024/6/13