一种水性聚氨酯乳液及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于聚氨酯涂饰剂领域，涉及一种水性聚氨酯乳液及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 皮革涂饰剂是对皮革的外观、使用性能和经济价值进行提升的一种重要皮革化学 品。涂饰剂在皮革表面形成一层均匀的薄膜，赋予皮革优异的使用性能，如耐溶剂、耐干湿 擦、防水性及光泽度等性能。随着科学技术的发展，人们对皮革品质的需求越来越高，二皮 革的品质很大程度上取决于皮革涂饰剂的质量。涂饰剂光泽是涂膜表面的一种光学特征， 以其反射光的能力来表示。涂膜光泽是衡量涂膜外观质量的主要指标，高光泽涂膜不仅外 观靓丽，对被涂物表面起到良好的装饰作用，并且对被涂物起到良好的保护作用。涂装应用 的实践表明，涂膜保护作用的降低，往往都是从其表面光泽下降开始的。
[0003] 目前皮革涂饰剂主要有硝化纤维涂饰剂、聚丁二烯涂饰剂、丙烯酸树脂涂饰剂、有 机硅涂饰剂、聚氨酯涂饰剂等，其中水性聚氨酯涂饰剂是众多研宄者的研宄重点，也是皮革 涂饰剂发展的主要方向。早在1972年，德国Bayer公司正式将聚氨酯水分散体作为皮革涂 饰剂使用。我国从20世纪70年代开始研宄水性聚氨酯涂饰剂在皮革中的应用。水性聚氨 酯皮革涂饰剂在使用过程中无毒、无污染、成膜能力强，具有优异的耐寒性、弹性以及舒适 的手感，但因水性聚氨酯分子结构中含有一定量的-C00H、-OH、-0-等亲水基团，形成的涂 膜不耐湿擦，并且形成的涂膜机械强度和光泽度不高。
【发明内容】
[0004] 鉴于以上问题，本发明的目的是提供一种具有高光泽度的水性聚氨酯涂膜及其制 备方法，具体技术方案如下：
[0005] -种水性聚氨酯乳液，包括如下以重量份数表示的组分：
[0006]
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[0008] 所述聚合物多元醇的数均分子量为1000~2000,为聚己二酸乙二醇酯二元醇、 聚己二酸丁二醇酯二元醇、聚己二酸新戊二醇酯二元醇、聚四氢呋喃二元醇、聚碳酸酯二元 醇、聚氧化乙烯醚二元醇、聚氧化丙烯醚二元醇、聚1，3-丙二醇醚二元醇、聚己内酯二元醇 中的一种或几种的混合物；
[0009] 所述亲水扩链剂为N，N-二羟基乙基单马来酰胺酸、二羟甲基丙酸、二羟甲基丁 酸、3-双氨基丙烷磺酸中的一种或两种以上的混合物；
[0010] 所述小分子多元醇为异山梨醇和己二醇、丁二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷、二甘醇 中的一种或几种的混合物。
[0011] 所述二异氰酸酯为1，6-己二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、二环己基甲烷二 异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或几种的混合物。
[0012] 所述多元胺化合物为乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、3,3_二 氯-4, 4-二氨基-二苯基甲烷中的一种或几种的混合物。
[0013] 所述中和剂为三乙胺或氢氧化钠或二者的混合物。
[0014] 上述任一所述的水性聚氨酯乳液的制备方法，包括如下步骤：
[0015] 将所述的聚合物多元醇、亲水多元醇、小分子多元醇、N-甲基吡咯烷酮在80~ 95 °C真空脱水1. 5~2h，降温至80~90 °C，加入二异氰酸酯，反应2. 5~3h，直到NCO %达 到理论值，得到NCO封端的聚氨酯预聚体；
[0016] 降低体系温度，加入中和剂，在60~80°C反应0. 5~lh，得到水性聚氨酯预聚体， 中和度为95~100% ;
[0017] 将所述水性聚氨酯预聚体在搅拌机的高速剪切作用下均匀分散，滴加多元胺和水 的混合物，控制体系温度为30~40°C，乳化0. 5~lh，得到所述水性聚氨酯乳液。
[0018] 本发明的优点如下：
[0019] (1)在传统水性聚氨酯乳液的基础上引入新型的扩链剂，改变了聚氨酯的分子链 结构；通过调节扩链剂的含量，使合成的水溶性聚氨酯乳液具有很好的力学性能和光泽度； 用小分子多元醇扩链的同时，引入亲水基团，保持乳液具有一定的亲水性，最后用适量的二 异氰酸酯单体封端得到聚氨酯预聚物，保证在乳化后用活性的多元胺进行扩链，最终获得 高性能的水性聚氨酯；
[0020] (2)控制聚氨酯分子链中亲水基团的含量，使聚氨酯预聚体在去离子水中顺利乳 化，得到的乳液具有优异的稳定性；通过加入小分子的扩链剂，对聚氨酯进行改性，提高了 聚氨酯乳液薄膜的力学性能和光泽度；
[0021] ⑶制备的水溶性聚氨醋，无需另外添加乳化剂，提高了乳液的稳定性；
[0022] (4)还具有耐热、耐溶剂、耐高低温等优异性能。
【附图说明】
[0023] 图1是实施例1~5的产品的耐热测试曲线图和数据；
[0024] 图2是实施例1~5的产品的耐失重测试曲线图和数据；
[0025] 图3是实施例1~5的产品的耐高低温测试曲线图和数据。
【具体实施方式】
[0026] 下面，结合附图和实施例对本发明的【具体实施方式】做进一步详细的说明，但不应 以此限制本发明的保护范围。
[0027] 实施例1
[0028] (1)将80份分子量为2000的聚己二酸新戊二醇酯二醇、4. 5份二羟甲基丙酸、0份 异山梨醇、6份N-甲基吡咯烷酮在90°C真空脱水1. 5~2h，降温至80~90°C，加入27. 8 份异佛尔酮二异氰酸酯，反应2. 5~3h，直到NC0%达到理论值，得到NCO封端的聚氨酯预 聚体；
[0029] (2)降低体系温度，加入3. 3份中和剂三乙胺，在60°C反应0. 5h，得到亲水的水性 聚氨酯预聚体，中和度为95~100% ;
[0030] (3)将得到的亲水的水性聚氨酯预聚体在搅拌机的高速剪切作用下均匀分散在 250份去离子水中，一段时间后，滴加3. 1份乙二胺和20份水的混合物，控制体系温度为 30~40°C。乳化时间为lh，得到固含量为30%水性聚氨酯乳液。
[0031] 实施例2
[0032] (1)将80份分子量为2000的聚己二酸新戊二醇酯二醇、4. 8份二羟甲基丙酸、L 3 份异山梨醇、6份N-甲基吡咯烷酮在90°C真空脱水1. 5~2h，降温至80~90°C，加入31. 8 份异佛尔酮二异氰酸酯，反应2. 5~3h，直到NC0%达到理论值，得到NCO封端的聚氨酯预 聚体；
[0033] (2)降低体系温度，加入3. 5份中和剂三乙胺，在60°C反应0. 5h，得到亲水的水性 聚氨酯预聚体，中和度为95~100% ;
[0034] (3)将得到的亲水的水性聚氨酯预聚体在搅拌机的高速剪切作用下均匀分散在 265份去离子水中，一段时间后，滴加3. 5份乙二胺和20份水的混合物，控制体系温度为 30~40°C。乳化时间为lh，得到固含量为29. 7%的水性聚氨酯乳液。
[0035] 实施例3
[0036] (1)将80份分子量为2000的聚己二酸新戊二醇酯二