一种水性聚氨酯分散体及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高分子材料技术领域，具体设及一种水性聚氨醋分散体材料及其制备 方法。
【背景技术】
[0002] 聚氨醋树脂由于具有优异的粘接性能、良好的耐化学性、耐水性及耐溶剂性、出众 的耐磨性能W及操作性灵活等特点而在涂料、粘接等具有广泛的应用。传统的聚氨醋树脂 通常含有一定比例的有机溶剂，运在环保问题日益严重的今天已经不能满足需求。对于聚 氨醋树脂工业，近年来已经由原来的高污染性的溶剂型聚氨醋树脂向低污染或无污染的水 性树脂转变；另一方面，能源危机也是当今世界所面临的主要问题之一。而传统的热固型涂 料的固化需要消耗大量的热能，在能源利用方面造成了极大的浪费。因此，开发新型的低污 染、低能耗的光固化水性涂料就成为涂料业发展的方向和研究的热点。
[0003] 水性聚氨醋树脂通常可分为聚氨醋水溶液、聚氨醋分散体和聚氨醋乳液=种，市 场上应用的水性聚氨醋基本都是聚氨醋乳液和分散体。通常将后两类称为聚氨醋乳液或分 散体，水性聚氨醋分散体比其他结构水性聚合物具有更多的优点，而且符合环保要求，主要 表现为：（1)分子组成变化范围广，可赋予分散体不同的性能特点（可软可硬）；（2)分散于 水中，无游离的异氯酸醋，无毒性；（3)对底材有良好的附着力和物理机械性能，如耐磨性 和抗冲击性；（4)具有良好的低溫成膜性和柔初性；（5)脂肪族异氯酸醋对光稳定，可适合 户外使用；（6)经特制的分散体具有良好的耐水、耐溶剂性和耐化学性；（7)经特制的分散 体可具有较高的光泽和良好的颜料展色性；（8)施工方便，干燥速度快；（9)和其他水性聚 合物，如丙締酸乳液，有良好的相容性；（10)溶剂含量少，符合V0C(挥发性有机化合物）排 放要求，甚至可做到零V0C。
[0004] 正是由于水性聚氨醋分散体具有上述杰出的性能，经过=十年的发展，目前在欧 美国家已广泛应用于皮革、纺织、木材地板、塑料、汽车、混凝±等领域。
[0005] 水性聚氨醋分散体可W利用预聚物混合法制备，此法首先制备含端NC0基的预聚 物，预聚物分子量不高或粘度较低时，可不加或加少量溶剂，在胺和水的存在下同时进行扩 链和分散。生成高分子量的聚脈聚氨醋水分散体。该法预聚物控制十分重要，否则分散困 难，生产无法进行，该方法制备的分散体固含量大部分在30-40%之间，通常适用于脂肪族 和脂环族等反应活性低的多异氯酸醋制备聚氨醋分散体。此法避免使用大量的有机溶剂， 工艺简单，便于工业化连续生产。
[0006] 在预聚物混合法中，通常采用二径甲基酸制备水性聚氨醋分散体，相应的是，采油 =乙胺或氨作为在水溶液中的分散剂，运些化学物质有气味，对人的眼角膜有很强的刺激 作用，对施工人员的健康造成很大的伤害。低V0C或零V0C水性聚氨醋分散体还需要科研 人员进行研发，W避免对环境、施工人员和使用人员造成破坏和伤害。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题是：提供一种制备水性聚氨醋分散体的方法，该方法 利用含叔胺的二径基化合物(或/和含叔胺的二伯胺基化合物）替代二径甲基酸，通过在饱 和碳酸水溶液中的酸化和分散，可得到性能好且零V0C的水性聚氨醋分散体。
[0008] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种水性聚氨醋树脂的制备方 法，该方法包括：（1)将多异氯酸醋、与聚酸二元醇、含叔胺的二径基化合物(或/和含叔胺 的二伯胺基化合物)反应制得预聚体；（2)用碳酸水溶液中和，在二氧化碳气氛下，加水分散 乳化，并使该预聚体与亲水扩链剂进行扩链反应，得到水性聚氨醋分散液。
[0009] 具体实施方法为步骤（1)中多异氯酸醋与聚酸二元醇的摩尔比为0.2-60 : 1， 优选为2.5-4.S: 1;聚酸二元醇与含叔胺二元醇(或/和含叔胺二元胺）的重量比为 0. 2-380 : 1，优选为2-8 : 1;含叔胺的二伯胺基化合物与含叔胺的二径基化合物的重量 比为0-8:1;所述反应的溫度为25-110°C，优选为70-85°C，反应的时间为10-2000分钟， 优选为110-130分钟；步骤似中亲水扩链剂与预聚体的重量比为0.5-8 : 100,中和的 溫度为25-80°C，压力为0.5-100个大气压，时间为25-400分钟；水溶液的碳酸浓度为当 时压力和溫度下饱和度的0. 〇1%-1〇〇%。
[0010] 在上述方案中，所述步骤（1)中可W加入含有双键的单体。含有双键的单体包括 丙締酸甲醋、甲基丙締酸甲醋、丙締酸下醋、甲基丙締酸下醋、苯乙締、丙締酸径乙醋和甲基 丙締酸径乙醋中的一种或多种。
[0011] 在上述方案中，多异氯酸醋为异佛尔酬二异氯酸醋、氨化二苯基甲烧二异氯酸醋、 二亚甲基苯基二异氯酸醋、四甲基环己基二异氯酸醋和1,6-六亚甲基二异氯酸醋中的一 种或多种，优选为异佛尔酬二异氯酸醋和/或1,6-六亚甲基二异氯酸醋。
[0012] 在上述方案中，聚酸二元醇为聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氨巧喃酸二醇中的一种或 多种，优选为聚四氨巧喃酸二醇。
[0013] 在上述方案中，亲水扩链剂为乙二醇、1，3-丙二醇、1，4-下二醇、乙二胺基乙横酸 钢、1,4-下二醇-2-横酸钢、二径基半醋、N-甲基二乙醇胺、聚环氧乙二醇、二乙醇胺化及二 乙締=胺与环氧氯丙烷的反应产物中的一种或多种。
[0014] 在上述方案中，含叔胺的二径基化合物为式1、式2、式3、式4、式5、式6、式7和式 8中显示的化合物中的一个或任意几个的混合物；式1中的a、b、C、te分别为0至40的 任意整数；式2、式3、式4和式5中的a、b、C、d分别为0至40的任意整数，R基团为氨基 或甲基；式6、式7和式8中的a、b、C分别为0至40的任意整数；
式1，
阳015] 在上述方案中，含叔胺的二伯胺化合物含叔胺的二伯胺化合物为式9、式10、式 11、式12、式13、式14、式15和式16中显示的化合物中的一个或任意几个的混合物；式9中 的曰、b、C、d、e分别为0至40的任意整数；式10、式11、式12和式13中的a、b、C、d分别 为0至40的任意整数，R基团为氨基或甲基；式14、式15和式16中的a、b、c分别为0至 40的任意整数；
[0016] 与现有预聚物混合法技术相比，本发明方法具有W下优点： (1) 利用含叔胺的二径基化合物(或/和含叔胺的二伯胺基化合物）替代二径甲基酸， 通过在饱和碳酸水溶液中的酸化和分散，水性聚氨醋分散体中没有游离的有机小分子，V0C 可W降到最低，甚至为零，在