专利名称：端羟基醇酸树脂改性水性聚氨酯及其制备方法
技术领域：
本发明涉及水性聚氨酯及其制备方法领域，特别涉及一种端羟基醇酸树脂改性水性聚氨酯及其制备方法。
背景技术：
水性聚氨酯具有不燃、无毒、不污染环境、节能等优点，同时具有高强度、耐磨损、 使用安全等优异性能，因此获得了广泛的应用，已成为国内外新材料领域的一个重要发展方向。到目前为止，我国工业化的水性聚氨酯品种少、产量小，很难满足现在的多样化需求， 产品的成膜性、柔韧性、耐候性及耐水性性能较差，主要用作一般性能的皮革处理及织物处理。性能的缺陷严重限制了水性聚氨酯在涂料领域的推广和应用，水性聚氨酯采用逐步聚合反应，分子链上含有多个活性基团，可用多种材料进行改性从而提高水性聚氨酯的性能， 近些年来丙烯酸改性、环氧改性水性聚氨酯等产品得到了快速的发展。随着石油价格的飞涨，以植物油为主要原料的醇酸树脂的应用日益得到了重视。 醇酸树脂是我国发展最早、产量最大的合成树脂，醇酸树脂的组分和性能可在很宽范围内调整，采用不同的多元醇和多元酸就能得到性能各异的树脂；而醇和酸之间官能度之比的变化可控制支化度，树脂原料中羧基之间或羟基之间的碳原子数能调整树脂的柔软性等， 这些特点使醇酸树脂能应用于更多的领域，是一类理想的用于改性水性聚氨酯的材料。醇酸树脂在改性方面具有以下特点①醇酸树脂中含有多羟基，可以与使异氰酸酯发生反应， 提高树脂交联度。②改性的醇酸树脂可以使其含有端羟基，可以代替多元醇和多异氰酸酯反应。③干性醇酸树脂中大多含有不饱和键，改性水性聚氨酯可以在氧气或催化剂的作用下发生交联反应。采用醇酸改性一方面可以提高聚氨酯膜物理性能和手感，另外还能降低成本，因此醇酸树脂在改性水性聚氨酯方面日益凸显其优越性。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种兼有聚氨酯树脂、醇酸树脂二种树脂的优点，可应用于工业涂装、地坪漆、木器漆、皮革表面处理等用途的端羟基醇酸树脂改性水性聚氨酯及其制备方法。本发明涉及的改性水性聚氨酯由端羟基醇酸树脂取代普通的多元醇制备而成。该聚合物的结构式为
权利要求
1.1、端羟基醇酸树脂改性水性聚氨酯，其特征是该聚合物的结构式为
2.权利要求1所述的端羟基醇酸树脂改性水性聚氨酯的制备方法，其特征是包括以下步骤，①将多元醇、脂肪酸、多元酸混合，用二甲苯做回流溶剂，150°C 22(TC反应至酸值 5^15mgK0H. g—1后，蒸出二甲苯，制得端羟基醇酸树脂；②向上述端羟基醇酸树脂加入加入多异氰酸酯，85°C 95°C条件下保温反应广2小时； 再加入亲水性扩链剂，70°C 90°C条件下反应广2小时；然后加入对羟基化合物和溶剂， 600C 65°C恒温反应至测得NCO含量为加入量的4 8%时，最后降温至5°C 10°C出料，制得端羟基醇酸树脂改性聚氨酯预聚体；③将端羟基醇酸树脂改性聚氨酯预聚体进行搅拌分散，IO0C以下加入成盐剂、丙酮，中和羧基成盐，然后加入水进行分散乳化，之后加入多元胺扩链剂进行扩链，制得端羟基醇酸树脂改性聚氨酯水分散液；④将端羟基醇酸树脂改性聚氨酯水分散液脱溶，减压蒸馏脱除溶剂制得端羟基醇酸树脂改性水性聚氨酯。
3.根据权利要求2所述的端羟基醇酸树脂改性水性聚氨酯的制备方法，其特征是所述多元醇为含2飞个碳原子的二元、三元、四元或六元脂肪族醇中的一种或其任意混合物；所述脂肪酸为含1(Γ20个碳原子的不饱和一元脂肪酸中的一种或其混合物；所述多元酸为二元、三元的含2飞个碳原子脂肪族或芳香族酸其中的一种或其混合物。
4.根据权利要求3所述的端羟基醇酸树脂改性水性聚氨酯的制备方法，其特征是所述多元醇为乙二醇、丁二醇、三羟甲基丙烷、新戊二醇、季戊四醇中的一种或其任意混合物； 所述脂肪酸为油酸、亚油酸、脱水蓖麻油酸中的一种或其任意混合物；所述的多元酸为己二酸、富马酸、邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐、间苯二甲酸中的一种或其任意混合物。
5.根据2-4任一权利要求所述的端羟基醇酸树脂改性水性聚氨酯的制备方法，其特征是所述多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯，所述步骤②溶剂为丙酮、甲乙酮或二甲基甲酰胺。
6.根据权利要求5所述的端羟基醇酸树脂改性水性聚氨酯的制备方法，其特征是所述亲水性扩链剂为二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸；所述对羟基化合物为乙二醇、1，4-丁二醇或一缩二乙二醇。
7.根据权利要求6所述的端羟基醇酸树脂改性水性聚氨酯的制备方法，其特征是所述冷水是0°C的去离子水；所述成盐剂为三乙胺。
8.根据权利要求7所述的端羟基醇酸树脂改性水性聚氨酯的制备方法，其特征是所述多元胺扩链剂为异佛尔酮二胺、二乙烯三胺或四乙烯五胺。
9.根据权利要求8所述的端羟基醇酸树脂改性水性聚氨酯的制备方法，其特征是步骤①中多元醇、脂肪酸、多元酸投料重量比=5 25 :40^60 20^45 ；步骤② ③中，各物料投料重量比为端羟基醇酸树脂多异氰酸酯亲水性扩链剂对羟基化合物溶剂三乙胺 多元胺扩链剂=10 26 :6 30 :4 8 :1 10 :8 20 :1 6 :2 5。
10.根据权利要求9所述的端羟基醇酸树脂改性水性聚氨酯的制备方法，其特征为，所述端羟基醇酸树脂、多异氰酸酯、亲水性扩链剂、对羟基化合物、溶剂、三乙胺、多元胺扩链剂投料量分别占步骤② ③总投料量的10 26%、6 30%、4 8%、广10%、8 20%、广6%、2 5% ；所述的步骤①优选方案是将多元醇、脂肪酸、多元酸按照总投料量的5 25%、40 60%、20 45% 混合，用二甲苯做回流溶剂，150°C 160°C保温反应1.5 2.5小时，175 1851保温反应 2^3小时，升温至20(T22(TC，保温反应至酸值5 15mgK0H. 停止加热，蒸出二甲苯，制得端羟基醇酸树脂；所述步骤③优选方案是将端羟基醇酸树脂改性聚氨酯预聚体加入分散缸，转速控制在50(Γ1000转/分进行搅拌分散，IO0C以下加入三乙胺、丙酮，中和羧基成盐，5飞分钟后将转速提至100(Γ2(ΚΚ)转/分，然后加入0°C的去离子水进行分散乳化，9 11分钟后加入多元胺扩链剂进行扩链，高速分散纩11分钟，将转速降低至45(Γ500 转/分，分散0. 5^1. 5小时，制得端羟基醇酸树脂改性聚氨酯水分散液；所述步骤④优选方案是将端羟基醇酸树脂改性聚氨酯水分散液加入脱溶釜脱溶，温度55飞5°C，真空度-0. OSMpa^-O. 09Mpa下脱除溶剂制得端羟基醇酸树脂改性水性聚氨酯。
全文摘要
本发明涉及一种醇酸树脂改性水性聚氨酯及其制备方法，其结构式为改性水性聚氨酯由端羟基醇酸树脂取代普通的多元醇制备而成。采用酯化缩聚和逐步聚合工艺。首先用脂肪酸、多元酸、多元醇采用脂肪酸法制取端羟基醇酸树脂；其二将端羟基醇酸树脂、多羟基羧酸与多异氰酸酯反应制备含亲水基团的端异氰酸酯预聚体；其三在预聚体中加入成盐剂中和羧酸成盐；其四将上述产物分散于冰水中，同时加入多元胺扩链。其五反应完毕后蒸馏脱除溶剂，制得醇酸树脂改性的高性能聚氨酯水分散液。本产品具有高耐油性、耐化学品性、耐水性，同时具有优异的硬度、丰满度、光泽度、储存稳定性、力学性能以及综合性能。
文档编号C08G18/12GK102432797SQ20111023766
公开日2012年5月2日 申请日期2011年8月18日 优先权日2011年8月18日
发明者佀庆法, 崔志勇, 魏志华 申请人:山东圣光化工集团有限公司