一种鞋材印花用水性聚氨酯配方及制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于化工生产领域，特别涉及一种鞋材印花用的水性聚氨酯配方及制备方法。
【背景技术】
[0002]聚氨酯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、出众的耐磨性以及操作性灵活等特点，在涂料、粘接等领域具有广泛的应用。传统的聚氨酯树脂通常含有一定比例的有机溶剂，这在环保问题日益严重的今天已经不能满足需求。水性聚氨酯以水作为溶剂，安全环保，同时兼具传统聚氨酯的优良性能，目前市面上用的较多的是热固型水性聚氨酯涂料，这种水性涂料在环保上可以弥补有机式的树脂缺陷，但是也存在较多的缺陷，如固含量较低，且一般需要在高温条件下才能固化交联，这样需要消耗大量热能，资源、能源浪费大，生产成本高，因此开发出一种新型的固含高，常温自交联、生产成本低的热固型水性聚氨酯涂料成为涂料业发展的一个热门方向。
【发明内容】
[0003]为解决上述现有固含量低、需高温下固化交联、能量耗费大、资源浪费大、生产成本高等问题，本发明采用如下技术方案:
本发明提供一种鞋材印花用水性聚氨酯配方，配方按质量百分比由以下组分组成:聚合物多元醇:20%?40% 二异氰酸酯:10%?20%小分子扩链剂:1%?5%亲水扩链剂:1%?5%交联剂:0.2%?0.5%催化剂:0.05%?0.1%中和剂:0.5%?1%溶剂:5%?10%水:40%?60%。
[0004]作为对本发明的改进，所述聚合物多元醇为聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己二酸新戊二醇酯二醇、聚己内酯、聚碳酸酯二醇、二聚酸多元醇、磺酸基聚酯二醇、聚四氢呋喃醚二醇、聚丙二醇中的一种或多种混合。
[0005]作为对本发明的进一步改进，所述聚合物多元醇的分子量为1000?3000。
[0006]作为对本发明的进一步改进，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种混合。
[0007]作为对本发明的进一步改进，所述小分子扩链剂为一缩二乙二醇、一四丁二醇、一六己二醇、乙基丁基丙二醇、酮羰基二醇、乙二胺、异佛尔酮二胺的一种或多种混合。
[0008]作为对本发明的进一步改进，所述亲水扩链剂为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、二氨基磺酸盐中的一种或者多种混合。
[0009]作为对本发明的进一步改进，所述交联剂为三羟甲基丙烷、三羟甲基庚烷、蓖麻油中的一种或者多种混合。
[0010]作为对本发明的进一步改进，所述催化剂为有机锡、有机铋中的一种或两种混合。
[0011]作为对本发明的进一步改进，所述中和剂为三乙胺。
[0012]作为对本发明的进一步改进，所述溶剂为丙酮、N-甲基吡咯烷酮中的一种或两种混合。
[0013]—种鞋材印花用水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤1)将聚合物多元醇加热至110-120°C，真空脱水30分钟，降温至90°C，加入二异氰酸酯，氮气保护下于90-95°C保温反应2小时;2)将体系温度降至70°C，加入小分子扩链剂，亲水扩链剂、交联剂、溶剂(可不加)，于70-75°C保温反应1小时；3)将体系温度降至60°C，加入催化剂(可不加)、溶剂(可不加)，于60°C保温3-4小时;4)将体系温度降至45°C，加入二氨基磺酸盐，于45°C反应1小时；5)将体系温度降至40°C，加入三乙胺中和，随后加入水，高速分散，制得初乳液，再滴加二元胺进行扩链，时间20分钟;6)将步骤5制得的乳液进行脱除溶剂处理，得到最终的水性聚氨酯乳液。
[0014]本发明的有益效果在于:采用酮羰基二醇对水性聚氨酯进行扩链，制得的侧链含有酮羰基的水性聚氨酯，在乳液中加入己二酸二酰肼作为交联剂，可获得单组份包装的有很好稳定性的常温自交联水性聚氨酯，能耗低，资源利用率高，生产成本低，同时产品固含量高，易于储存运输。
【具体实施方式】
[0015]下面详细说明本发明的优选实施例。
[0016]—种鞋材印花用水性聚氨酯配方，配方按质量百分比由以下组分组成:聚合物多元醇:20%?40% 二异氰酸酯:10%?20%小分子扩链剂:1%-5%亲水扩链剂:1%-5%交联剂:0.2%?0.5% 催化剂:0.05%?0.1% 中和剂:0.5%~1% 溶剂:5%?10% 水:40%?60%。
[0017]本发明中，所述聚合物多元醇为聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己二酸新戊二醇酯二醇、聚己内酯、聚碳酸酯二醇、二聚酸多元醇、磺酸基聚酯二醇、聚四氢呋喃醚二醇、聚丙二醇中的一种或多种混合，同时所述聚合物多元醇的分子量为1000?3000。
[0018]本发明中，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种混合。
[0019]本发明中，所述小分子扩链剂为一缩二乙二醇、一四丁二醇、一六己二醇、乙基丁基丙二醇、酮羰基二醇、乙二胺、异佛尔酮二胺的一种或多种混合。
[0020]作本发明中，所述亲水扩链剂为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、二氨基磺酸盐中的一种或者多种混合。
[0021]本发明中，所述交联剂为三羟甲基丙烷、三羟甲基庚烷、蓖麻油中的一种或者多种混合。
[0022]本发明中，所述催化剂为有机锡、有机铋中的一种或两种混合。
[0023]本发明中，所述中和剂为三乙胺。
[0024]本发明中，所述溶剂为丙酮、N-甲基吡咯烷酮中的一种或两种混合。
[0025]—种鞋材印花用水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤1)将聚合物多元醇加热至110-120°C，真空脱水30分钟，降温至90°C，加入二异氰酸酯，氮气保护下于90-95°C保温反应2小时;2)将体系温度降至70°C，加入小分子扩链剂，亲水扩链剂、交联剂、溶剂(可不加)，于70-75°C保温反应1小时；3)将体系温度降至60°C，加入催化剂(可不加)、溶剂(可不加)，于60°C保温3-4小时;4)将体系温度降至45°C，加入二氨基磺酸盐，于45°C反应1小时；5)将体系温度降至40°C，加入三乙胺中和，随后加入水，高速分散，制得初乳液，再滴加二元胺进行扩链，时间20分钟;6)将步骤5制得的乳液进行脱除溶剂处理，得到最终的水性聚氨酯乳液。
[0026]本申请是基于羟基与异氰酸酯反应生成氨酯键的反应原理制备水性聚氨酯，首先，以分子量为1000?3000的二元醇为主体，与二异氰酸酯反应，生成聚氨酯主链;在此基础上，优化配方，利用亲水性多元醇在聚氨酯主链上引入亲水基团，赋予该树脂水分散性或水溶性；引入小分子扩链剂和交联剂，赋予了目标树脂更加优良的成膜性能，本申请通过调节羧酸型与磺酸型亲水扩链剂的比例，得到高固含，稳定的水性聚氨酯乳液;且降低了溶剂的使用量，甚至可以不添加任何溶剂，在常温下自交联，能耗低，资源利用率高，生产成本低，同时产品固含量高，易于储存运输，彻底改变传统的热固型水性聚氨酯涂料固含量较低，且一般需要在高温条件下才能固化交联、热能消耗大，资源能源浪费大，生产成本高等缺陷。
[0027]上述实施例并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。
【主权项】
1.一种鞋材印花用水性聚氨酯配方，其特征在于:配方按质量百分比由以下组分组成:聚合物多元醇:20%?40% 二异氰酸酯:10%?20%小分子扩链剂:1%?5%亲水扩链剂:1%?5%交联剂:0.2%?0.5%催化剂:0.05%?0.1%中和剂:0.5%~1%溶剂:5%?10%水:40%?60%。2.根据权利要求1所述的一种鞋材印花用水性聚氨酯配方，其特征在于:所述聚合物多元醇为聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己二酸新戊二醇酯二醇、聚己内酯、聚碳酸酯二醇、二聚酸多元醇、磺酸基聚酯二醇、聚四氢呋喃醚二醇、聚丙二醇中的一种或多种混合。3.根据权利要求1或2所述的一种鞋材印花用水性聚氨酯配方，其特征在于:所述聚合物多元醇的分子量为1000?3000。4.根据权利要求1所述的一种鞋材印花用水性聚氨酯配方，其特征在于:所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种混合。5.根据权利要求1所述的一种鞋材印花用水性聚氨酯配方，其特征在于:所述小分子扩链剂为一缩二乙二醇、一四丁二醇、一六己二醇、乙基丁基丙二醇、酮羰基二醇、乙二胺、异佛尔酮二胺的一种或多种混合。6.根据权利要求1所述的一种鞋材印花用水性聚氨酯配方，其特征在于:所述亲水扩链剂为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、二氨基磺酸盐中的一种或者多种混合。7.根据权利要求1所述的一种鞋材印花用水性聚氨酯配方，其特征在于:所述交联剂为三羟甲基丙烷、三羟甲基庚烷、蓖麻油中的一种或者多种混合。8.根据权利要求1所述的一种鞋材印花用水性聚氨酯配方，其特征在于:所述催化剂为有机锡、有机铋中的一种或两种混合。9.根据权利要求1所述的一种鞋材印花用水性聚氨酯配方，其特征在于:所述中和剂为三乙胺。10.根据权利要求1所述的一种鞋材印花用水性聚氨酯配方，其特征在于:所述溶剂为丙酮、N-甲基吡咯烷酮中的一种或两种混合。11.一种鞋材印花用水性聚氨酯的制备方法，其特征在于:包括以下步骤1)将聚合物多元醇加热至110-120°C，真空脱水30分钟，降温至90°C，加入二异氰酸酯，氮气保护下于90-95°C保温反应2小时;2)将体系温度降至70°C，加入小分子扩链剂，亲水扩链剂、交联剂、溶剂(可不加)，于70-75°C保温反应1小时；3)将体系温度降至60°C，加入催化剂(可不加)、溶剂(可不加)，于60°C保温3-4小时;4)将体系温度降至45°C，加入二氨基磺酸盐，于45°C反应1小时;5)将体系温度降至40°C，加入三乙胺中和，随后加入水，高速分散，制得初乳液，再滴加二元胺进行扩链，时间20分钟;6)将步骤5制得的乳液进行脱除溶剂处理，得到最终的水性聚氨酯乳液。
【专利摘要】本发明公开了一种鞋材印花用水性聚氨酯配方，配方按质量百分比由以下组分组成：聚合物多元醇：20%~40%；二异氰酸酯：10%~20%；小分子扩链剂：1%~5%；亲水扩链剂：1%~5%；交联剂：0.2%~0.5%；催化剂：0.05%~0.1%；中和剂：0.5%~1%；溶剂：5%~10%；水：40%~60%；采用酮羰基二醇对水性聚氨酯进行扩链，制得的侧链含有酮羰基的水性聚氨酯，在乳液中加入己二酸二酰肼作为交联剂，可获得单组份包装的有很好稳定性的常温自交联水性聚氨酯，能耗低，资源利用率高，生产成本低，同时产品固含量高，易于储存运输。
【IPC分类】C08G18/44, C09D175/04, C08G18/32, C08G18/12, C09D175/06, C09D175/08, C08G18/46, C08G18/42, C08G18/48, C08G18/66, C08G18/34
【公开号】CN105482066
【申请号】CN201610030313
【发明人】朱爱红, 卢少, 王宏
【申请人】厦门市德采化工科技有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月18日