一种水性聚氨酯及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种水性聚氨酯的制备方法，具体的说，是一种采用逐步聚合法制备 水性聚氨酯的方法，属于高分子材料技术领域。
【背景技术】
[0002] 水性聚氨酯（WPU)是以水为分散介质的二元胶体体系，它不仅具有溶剂型聚氨酯 (PU)的优点（如优良的耐低温性、柔韧性好和粘接强度高等），而且还具有不燃、气味小、不 污染环境、节约能源和操作施工方便等优点。目前，WPU已在涂料、胶粘剂（包括汽车内饰 件、装饰材料、复合薄膜、鞋底和鞋帮等材料的粘接）和皮革涂饰剂等方面得到广泛应用。 目前，国内对芳香族异氰酸酯类WPU的研究报道较多，而对脂肪族异氰酸酯类WPU的研究则 报道较少。随着人们生活水平的不断提高，环保、健康、高性能和综合性能优异的绿色产品 已逐渐成为未来发展的主流，因此，环保性能更好的脂肪族异氰酸酯类WPU产品将越来越 受到重视。
[0003] 专利CN201310394202. 4公开了一种水性聚氨酯树脂及其合成方法，该水性聚氨 酯树脂主要由聚酯多元醇或聚醚多元醇、固体MDI、二元醇、亲水扩链剂、交联剂、乙酸乙酯、 催化剂、胺中和剂、胺扩链剂1-5份、水经聚合、乳化制备而成。该方法工艺比较精简，可以 有效节省能源，降低生产成本，但是该方法配方中使用了外交联剂，增加了配方的复杂性， 并且影响树脂的性能。
[0004] 专利CN201410027501. 9公开了一种改性水性聚氨酯树脂的制备方法，由下列 重量比的原料组成：异佛尔酮二异氰酸酯10-20%，聚酯多元醇10-20%，二羟甲基丙酸 5-10%，三乙胺5-10%，一缩二乙二醇5-10%，去离子水40-60%，二乙烯三胺1-3%。该方 法使用聚酯多元醇作为原料，合成的树脂亲水性相比聚醚多元醇稍差，另外，小分子多元醇 作为扩链剂虽然可以降低成本，但同时会降低树脂的强度和延伸性，使得材料的力学性能 下降。
【发明内容】
[0005] 针对上述问题，本发明的目的在于提供一种环保性能好、高固含量，低粘度，稳定 性好的水性聚氨酯。
[0006] 为此，本发明提供的技术方案是这样的：
[0007] -种水性聚氨酯，所述的水性聚氨酯由下述组分制成：脂肪族异氰酸酯 8% -20%，聚醚多元醇 10-20%，DMPA1% -5%，三乙胺 1% -3%，乙二胺 0· 1% -3%，二乙 烯三胺 0-3 %，水 60 % -80 %。
[0008] 上述的水性聚氨酯方法，依次包括下述步骤：
[0009] 1)按权利要求1所述的质量百分比称取各个组分；
[0010] 2)将脂肪族异氰酸酯、聚醚多元醇加入反应瓶，70-90°C搅拌反应1-4小时，滴加 催化剂，继续反应l-3h;
[0011] 3)当-NC0含量达到10%，将反应瓶取出冷却至30-50°C，加入DMPA溶液，反应 0. 5-2h，然后将温度升至70-90°C继续反应l_4h;
[0012] 4)将反应瓶从油浴中取出冷却至30_50°C，加入三乙胺中和，继续搅拌0. 5-1. 5h， 降温2-10min，然后提高搅拌速度，缓慢加入8-12Γ的去离子水，待发生相反转之后加入乙 二胺溶液扩链，然后加入二乙烯三胺继续扩链，即得产品。
[0013] 进一步，上述的水性聚氨酯的制备方法，所述的脂肪族异氰酸酯为异佛尔酮二异 氰酸酯。
[0014] 进一步，上述的水性聚氨酯的制备方法，所述的催化剂为高活性金属羧酸盐催化 剂。
[0015] 进一步，上述的水性聚氨酯的制备方法，所述的聚醚多元醇为聚四氢呋喃醚二元 醇。
[0016] 进一步，上述的水性聚氨酯的制备方法，所述的DMPA溶液将DMPA溶于2-3倍质量 的NMP中，制得DMPA溶液。
[0017] 与现有技术相比，本发明提供的技术方案具体如下优点：
[0018] 1、本发明制备的水性聚氨酯树脂具有高固含量，低粘度，稳定性好的特点；
[0019] 2、本发明使用NMP作为DMPA的溶剂，绿色环保，毒性小；
[0020] 3、本发明使用K24作为预聚反应的催化剂，避免使用毒性大的有机锡类催化剂， 对实验操作人员及环境绿色友好；
[0021] 4、本发明使用乙二胺和二乙烯三胺作为扩链剂，扩链后的分子呈网状结构，具有 适当的交联度，干燥后可以形成致密的膜，具有良好的耐水性和储存稳定性。
【附图说明】
[0022] 图1是本发明提供的水性聚氨酯红外谱图。
【具体实施方式】
[0023] 以下结合具体实施例来进一步解释本发明，但不构成对本发明的任何限制，任何 人在本发明权利要求保护范围内所做的有限次的修改，仍在本发明的权利要求保护范围之 内。
[0024] 下述实施例的中实验原料和设备如下：
[0025] 异佛尔酮二异氰酸酯（iroi):工业级，德国拜耳
[0026] 聚醚二元醇（PTMG1000):工业级，德国巴斯夫
[0027] 2, 2-二羟甲基丙酸（DMPA):工业级，江西南城红都化工科技开发有限公司
[0028] 三乙胺：分析纯，广州化学试剂厂
[0029] 乙二胺：分析纯，广州化学试剂厂
[0030] 二乙烯三胺：分析纯，广州化学试剂厂
[0031]N-甲基吡咯烷酮（NMP):分析纯，广州化学试剂厂
[0032]Kat24催化剂：工业级，OMGborchers公司 [0033] 实施例1
[0034] 本发明提供的一种水性聚氨酯通过下述步骤依次制得：
[0035] 1)DMPA溶液的制备：将6. 32gDMPA溶于12. 64gNMP中，制得DMPA溶液；
[0036] 2)将31. 4gIPDI、41. 70gPTMG加入三口反应瓶，90°C油浴，机械搅拌2h;加入1-3 滴绿色催化剂Kat24,继续反应lh;
[0037] 3)当-NC0%达到10%时，将反应瓶从油浴中取出冷却至40°C，加入18. 96g步骤 1)制备的DMPA溶液，反应lh，然后将温度升至75°C继续反应2h;
[0038] 4)将反应瓶从油浴中取出冷却至45°C，加入4.52g三乙胺中和，继续搅拌 0. 5-1. 5h，后用冰水降温8min，然后提高搅拌速度到1000r/min，并缓慢加入200克10°C离 子水，待相反转之后加入15. 33乙二胺溶液扩链，再加入3. 12克二乙烯三胺扩链，即得产 品。
[0039] 其中：乙二胺溶液是将2. 06g乙二胺溶于13. 27克10°C离子水中制得。
[0040] 产品红外谱图参阅图1,3335cm1和1535cm1分别为N-H伸缩振动峰和弯曲振动 峰，1716cm1为氨基甲酸酯中C一0的伸缩振动峰，1040cm1为PTMG的C一0-C的伸缩振动 峰，表明生成了聚醚型聚氨酯产物；而2240cm^22800111处没有出现强的红外峰，说明-NC0 已经反应完全。
[0041] 实施例2
[0042]