专利名称：非离子水性聚氨酯乳液及制备方法
技术领域：
本发明属于一种高分子材料技术领域，具体涉及一种水性聚氨酯乳液的制备方法。
背景技术：
在玻璃纤维生产中，浸润剂是必不可少的助剂，早期采用的成膜剂主要是由淀粉、 石蜡组成的，它们虽可赋予玻璃纤维较好的集束性，但与被增强材料相容性差，用于复合材料前需去除浸润剂，随着化学工业的发展，越来越多的合成树脂被用作成膜剂，主要有聚醋酸乙烯树脂、聚酯树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂等。而聚氨酯乳液以其优异的性能，成为浸润剂成膜剂中发展最快的一种新型成膜剂，目前市场上仅有的国产聚氨酯浸润剂在使用中也或多或少存在切割不良，纱散，毛团多，流动性差，混料困难，树脂集聚，局部短料，纤维过早散开，纤维浸透不良，电性能差，价格昂贵，从而造成制品力学性能的下降以及造成制品的表面缺陷。水性聚氨酯乳液用作玻璃纤维浸润剂时，首要条件必须是不带电荷的非离子乳液，中国专利200910144800X公开了一种侧链非离子型水性聚氨酯乳液的制备方法，其非离子性扩链剂使用的是三羟甲基丙烷聚乙氧基单醚(即德国的高公司3403)，但据我们反复试验中发现，3403产品保质期很短，在存放过程中很容易产生降解变质，采用新鲜的3403 样品能做出非离子乳液，但两三个月后再用此3403重复以前的配方做出的乳液却不能完全被乳化，乳液中有固体粘稠物，很容易分层沉淀，且膜的物理性能下降，此外，单纯只使用非离子性扩链剂不能制备出稳定性很好的非离子聚氨酯乳液，乳液存放期间容易出现分层和沉淀，另外，此专利中还采用了聚己二酸己二醇酯二元醇，同样聚己二酸己二醇酯二元醇也很容易在储存过程中酯基断裂，发生降解，以此为原料做出的非离子聚氨酯乳液也存在储存期短，乳液变白沉淀，膜物理性能下降的弊端。
发明内容
本发明的目的是提供一种非离子水性聚氨酯乳液及制备方法，以解决由于原料的不稳定而造成的非离子乳液不稳定，应用到玻璃纤维浸润剂中的聚氨酯浸润剂产品依靠进口，价格昂贵等问题。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是采用线性聚乙烯乙二醇双功能甲醚代替三羟甲基丙烷聚乙氧基单醚，可解决由于原料储存期短而给工业生产带来的各种不便和弊端。加入少量亲水性扩链剂，但加入量不影响乳液的非离子性的前提下，以解决非离子扩链剂使用量大，且乳液不够稳定易出现分层的现象。采用聚碳酸酯二醇和聚四亚甲基醚二醇分别代替聚己二酸己二醇酯二元醇和聚氧化丙烯二醇，以解决原料易降解，乳液储存期短，易变白沉淀，以及膜强度不够、耐磨性不好、耐老化不好、耐溶剂性差、耐低温不好的弊端。
其原料组分重量比为聚醚多元醇或聚酯多元醇51. 8-71. 8份、异氰酸酯22_36 份、小分子扩链剂0. 2-1份、非离子亲水性扩链剂4-8份、亲水性扩链剂1. 2-2份、交联剂
0.6-1份、低沸点溶剂38. 4-57. 6份、催化剂0. 03-0. 09份、胺中和剂0. 8-1. 3份、胺扩链剂
1.2-6份、水125-205份、水性润湿剂0. 4-2份、水性流平剂0. 4-2份。所述的聚醚多元醇为数均分子量为2000，羟值为55-60K0Hmg /g的聚四亚甲基醚二醇，所述的聚酯多元醇为数均分子量为2000，羟值为55-60K0Hmg/g的聚碳酸酯二醇。所述的异氰酸酯是异佛尔酮二异氰酸酯或4. 4-环己基-甲基二异氰酸酯。
所述的催化剂是辛酸亚锡。 所述的非离子亲水性扩链剂是线性聚乙烯乙二醇双功能甲醚，其分子结构为
权利要求
1. 一种非离子水性聚氨酯乳液及制备方法，其特征是非离子水性聚氨酯乳液制备原料组分配比及工艺采用线性聚乙烯乙二醇双功能甲醚，加入少量亲水性扩链剂，采用聚碳酸酯二醇和聚四亚甲基醚二醇；其原料组分重量比为聚醚多元醇或聚酯多元醇51. 8-71. 8 份，异氰酸酯22-36份，小分子扩链剂0. 2-1份，非离子亲水性扩链剂4-8份，亲水性扩链剂1. 2-2份，交联剂0. 6-1份，低沸点溶剂38. 4-57. 6份，催化剂0. 03-0. 09份，胺中和剂0. 8-1. 3份，胺扩链剂1. 2-6份水=125-205份，水性润湿剂0. 4-2份，水性流平剂 0. 4-2份；其制备方法步骤如下(1)预聚在干燥氮气保护下，将真空脱水后的聚醚多元醇或聚酯多元醇和异氰酸酯加入反应容器中，在机械搅拌下，温度85-95°C，反应2-3小时；(2聚合降低反应体系温度至50-75°C，加入小分子扩链剂，非离子亲水性扩链剂，亲水性扩链剂，小分子扩链剂和交联剂，催化剂，低沸点溶剂，在机械搅拌下，温度65-80°C反应3-4小时，待反应生成的预聚体中异氰酸酯基团(-NC0)含量不再变化时，降温到室温，得聚氨酯树脂；(3)乳化在高剪切力下加入水，胺中和剂，进行乳化，最后加入胺扩链剂，加入时间为 5-10分钟进行分散，得到蓝光半透明或乳白兰光的非离子水性聚氨酯乳液；(4)蒸馏将非离子水性聚氨酯乳液在60-70°C间通过减压蒸馏40-90分钟脱去低沸点溶剂，得到固含量为30-40%的非离子水性聚氨酯乳液；(5)复配按上述要求在制得的非离子水性聚氨酯乳液中再搅拌下添加水性润湿剂和水性流平剂，即得到水性非离子聚氨酯玻璃纤维浸润剂。
全文摘要
一种非离子水性聚氨酯乳液及制备方法，属于一种高分子材料技术领域。其原料组分为聚醚多元醇或聚酯多元醇、异氰酸酯、小分子扩链剂、非离子亲水性扩链剂、亲水性扩链剂、交联剂0.6-1份，低沸点溶剂、催化剂、胺中和剂、，胺扩链剂、水性润湿剂0.4-2份，水性流平剂。制备方法包括预聚、聚合、乳化、蒸馏、复配按上述要求在制得的非离子水性聚氨酯乳液中再搅拌下添加水性润湿剂和水性流平剂，即得到水性非离子聚氨酯玻璃纤维浸润剂。本发明产品具有稳定性好、稳定期长、应用范围广、强度高、耐磨性、弹性好、耐黄变、耐老化、耐溶剂、耐低温，耐曲折，渗透力好、相容性及界面化学结合或化学吸附等性能好等优异性能。
文档编号C08G18/12GK102432992SQ20111023981
公开日2012年5月2日 申请日期2011年8月21日 优先权日2011年8月21日
发明者刘娅林, 刘杰华, 孙海园, 赵元海, 马福兰 申请人:山东天庆科技发展有限公司