一种织物涂层浆料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种织物涂层浆料，包括由以下组分制备而成：环氧大豆油改性水性聚氨酯、交联型高分子乳液增稠剂BJ-100、织物涂料挤出分散剂PTFE?D-210。所述织物涂层浆料中环氧大豆油改性水性聚氨酯、交联型高分子乳液增稠剂BJ-100、织物涂料挤出分散剂PTFE?D-210重量份分别为：100、5-10、5-10。本发明同时公开了该织物涂层浆料的制备方法。本发明提供的织物涂层浆料，在光稳定性、热稳定性以及耐油性和耐水性上具有很好的改进。
【专利说明】一种织物涂层浆料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及环保型织物涂层浆料，尤其涉及一种利用环氧大豆油改性水性聚氨酯 配制而成的织物涂层浆料，同时涉及该织物涂层浆料的制备方法。
【背景技术】
[0002] 目前，在纺织行业中，聚氨酯在印花和染色助剂、后整理剂上均表现出良好的性 能。织物涂层整理就是在纺织品的表面涂上一层薄薄的膜，从而使得织物具有某种特殊功 能（如抗皱、遮光、拒水、防油、阻燃、保暖、仿羽绒、反光、透气等）或外观风格。因水性聚氨 酯中不含有甲醛等有机溶剂，已作为无甲醛织物整理剂成为织物染整加工发展的方向。作 为皮革涂饰剂和织物涂层胶，水性聚氨酯更是被大量的应用。
[0003] 涂层胶作为一种重要的纺织助剂，它的环保要求与其它纺织助剂一样，有高生物 降解性、低毒性、低甲醛或无甲醛、无挥发性有机化合物、无危险性化学物质、无环境激素、 无全氟辛烷磺酸盐（或磺酰胺）和全氟辛酸，无可吸附有机卤化物，无致癌、诱变和对生 殖系统有害的化学物质，无持久稳定和生物累积的毒性化学物质，重金属含量不能超过规 定值等。
[0004] 但是，目前的织物涂层浆料的光稳定性和热稳定性较差，尤其是采用的聚氨酯固 含物含量很低，粒径大，且不均匀，而且胶膜接触角较小，疏水性能很差，导致整体涂层的耐 油性和耐水性很差，有待于进一步改进。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种织物涂层浆料及其制备方法，其首先提供 了一种更加适合作为织物涂层浆料的水性聚氨酯，同时利用其配制出织物涂层浆料，提高 织物涂层的光稳定性、热稳定性以及耐油性和耐水性，从而消除上述【背景技术】中缺陷。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
[0007] -种织物涂层浆料，包括由以下组分制备而成：环氧大豆油改性水性聚氨酯、交联 型高分子乳液增稠剂BJ-100、织物涂料挤出分散剂PTFE D-210。
[0008] 所述织物涂层浆料中环氧大豆油改性水性聚氨酯、交联型高分子乳液增稠剂 BJ-100、织物涂料挤出分散剂PTFE D-210重量份分别为：100、5-10、5-10。
[0009] 交联型高分子乳液增稠剂BJ-100为市售，例如：南京百聚科技有限公司生产的该 产品。
[0010] 织物涂料挤出分散剂PTFE D-210为市售，例如：中山市沙泊塑料有限公司生产的 该产品。
[0011] 本发明所述的织物涂层浆料的制备方法如下：
[0012] S1、制备环氧大豆油改性水性聚氨酯，采用如下制备步骤：
[0013] 首先，在反应器中加入环氧大豆油、二乙醇胺及异丙醇，升温至75-80°C，加入四氟 硼酸催化剂，保温20-28小时，反应结束后，蒸出异丙醇，经水洗、干燥获得环氧大豆油多元 醇；
[0014] 然后，在氮气保护下，将所获得的环氧大豆油多元醇以及聚氧化丙烯二醇、二环己 基甲烷二异氰酸酯加入反应器，升温至85-90°C，加入有机铋催化剂MB20和T-12,反应1-3 小时后加入扩链剂1，6-己二醇和反应溶剂丙酮，在60-80°C下反应3-5小时，反应结束后， 降温至35-45°C，加入三乙醇胺，高速搅拌，之后加入乙二胺稀释液继续反应5-15分钟，即 可得到环氧大豆油改性的水性聚氨酯乳液；将此乳液减压蒸馏脱除丙酮，即可获得环氧大 豆油改性水性聚氨酯。
[0015] S2、将步骤S1制备的环氧大豆油改性水性聚氨酯与交联型高分子乳液增稠剂 BJ-100、织物涂料挤出分散剂PTFE D-210在室温条件下搅拌混合均匀，即可得到织物涂层 浆料。
[0016] 作为本发明一种改进的方案，所述二乙醇胺质量为环氧大豆油质量的70-100% ; 所述异丙醇为环氧大豆油质量的200-250% ;所述四氟硼酸为环氧大豆油质量的5%。
[0017] 作为本发明一种改进的方案，所述有机铋催化剂MB20和T-12均为环氧大豆油多 元醇质量的1-3%，且有机铋催化剂MB20和T-12的质量比为1:2-1:1。
[0018] 作为本发明一种改进的方案，所述聚氧化丙烯二醇为环氧大豆油多元醇质量的 10-15% ;所述二环己基甲烷二异氰酸酯为环氧大豆油多元醇质量的5-7% ;所述1，6-己二 醇为环氧大豆油多元醇质量的15-20%;所述丙酮为环氧大豆油多元醇质量的5-10%;所述 乙二胺稀释液为环氧大豆油多元醇质量的3-10%。
[0019] 作为本发明一种改进的方案，所述高速搅拌是指搅拌速率为2800-3200转/分钟。
[0020] 作为本发明一种改进的方案，所述乙二胺稀释液为25wt%的乙二胺水溶液。
[0021] 本发明中，有机铋催化剂MB20和T-12均为市售产品，例如禾木新材料（上海）有 限公司生产的该产品。
[0022] 由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
[0023] 环氧大豆油具有良好的光稳定性和热稳定性，耐油性和耐水性极佳，可赋予其产 品良好的耐候性、机械强度及电性能，且产品本身无毒无害，其中环氧大豆油是国际上认 可的可用于食品包装材料的化工助剂之一。经环氧织物油改性的制品丰满度较好，加之其 本身的诸多良好性能，其改性制得的水性聚氨酯制品作为织物涂层整理剂能够广泛用于 室内户外甚至于恶劣气候条件下使用的织物。
[0024] 本发明在制备预聚体前，先由环氧大豆油反应获得环氧大豆油多元醇，可有效提 高反应效率，使其与聚环氧丙烯二醇能更有效聚合。
[0025] 本发明采用环氧大豆油多元醇改性所得水性聚氨酯，可有效提高其疏水性及拉伸 强度。
[0026] 本发明在制备预聚体时，混合型催化剂MB20及T-12的使用，对于环氧大豆油多元 醇、二环己基甲烷二异氰酸酯的反应具有十分关键的作用：有机铋类催化剂种类繁多，即便 是国产市售的生产厂家约二十余家，品种达上百个。根据不同多元醇及扩链剂，其反应效 率、产物聚合度、产物拉伸强度及疏水性能差异巨大。加之，我们先制备了环氧大豆油多元 醇，从而对于很多有机铋催化剂反应效率远低于直接使用环氧大豆油反应时的反应效率。 我们经过多次试验，只有使用催化剂MB20与T-12组合时才能使环氧大豆油的环氧集团充 分参与反应，使大豆油多元醇接枝到聚氨酯中。
[0027] 本发明提供的织物涂层浆料，利用特定方法生产的环氧大豆油改性催化剂水性聚 氨酯为主要原料，添加从多种辅料中筛选出的辅助剂：交联型高分子乳液增稠剂BJ-100和 织物涂料挤出分散剂PTFE D-210,而在反复的对比试验中也发现，本发明提供的织物涂层 浆料，在光稳定性、热稳定性以及耐油性和耐水性上具有很好的改进。
【具体实施方式】
[0028] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结 合具体实施例，进一步阐述本发明。
[0029] 实施例1
[0030] 其采用如下的方法制备环氧大豆油改性水性聚氨酯：
[0031] 首先，在反应器中加入环氧大豆油、二乙醇胺及异丙醇，升温至75°C，加入四氟硼 酸催化剂，保温20小时，反应结束后，蒸出异丙醇，经水洗、干燥获得环氧大豆油多元醇，其 中，二乙醇胺质量为环氧大豆油质量的70% ;所述异丙醇为环氧大豆油质量的200% ;所述 四氟硼酸为环氧大豆油质量的5% ;
[0032] 然后，在氮气保护下，将所获得的环氧大豆油多元醇以及聚氧化丙烯二醇、二环己 基甲烷二异氰酸酯加入反应器，所述聚氧化丙烯二醇为环氧大豆油多元醇质量的10%，所 述二环己基甲烷二异氰酸酯为环氧大豆油多元醇质量的5%;升温至85°C，加入有机铋催化 剂MB20和T-12,有机铋催化剂MB20和T-12均为环氧大豆油多元醇质量的1 %，且有机铋 催化剂MB20和T-12的质量比为为1: 2,反应1小时后加入扩链剂1，6-己二醇和反应溶剂 丙酮，所述1，6-己二醇为环氧大豆油多元醇质量的15%，所述丙酮为环氧大豆油多元醇质 量的5%;在60°C下反应3小时，反应结束后，降温至35°C，加入三乙醇胺，以2800转/分钟 的转速高速搅拌，之后加入乙二胺稀释液继续反应5分钟，乙二胺稀释液为25wt%的乙二 胺水溶液，质量为环氧大豆油多元醇的3% ;即可得到环氧大豆油改性的水性聚氨酯乳液；
[0033] 最后，将此乳液减压蒸馏脱除丙酮，即可获得环氧大豆油改性水性聚氨酯。
[0034] 按照GB/T 1725-2007测得此改性水性聚氨酯乳液固含物含量为28%，疏水性能 良好。
[0035] 实施例2
[0036] 其采用如下的方法制备环氧大豆油改性水性聚氨酯：
[0037] 首先，在反应器中加入环氧大豆油、二乙醇胺及异丙醇，升温至77°C，加入四氟硼 酸催化剂，保温24小时，反应结束后，蒸出异丙醇，经水洗、干燥获得环氧大豆油多元醇，其 中，二乙醇胺质量为环氧大豆油质量的85% ;所述异丙醇为环氧大豆油质量的225% ;所述 四氟硼酸为环氧大豆油质量的5% ;
[0038] 然后，在氮气保护下，将所获得的环氧大豆油多元醇以及聚氧化丙烯二醇、二环己 基甲烷二异氰酸酯加入反应器，所述聚氧化丙烯二醇为环氧大豆油多元醇质量的13%，所 述二环己基甲烷二异氰酸酯为环氧大豆油多元醇质量的6%;升温至87°C，加入有机铋催化 剂MB20和T-12,有机铋催化剂MB20和T-12均为环氧大豆油多元醇质量的2%，且有机铋 催化剂MB20和T-12的质量比为1:1. 5,反应1-3小时后加入扩链剂1，6-己二醇和反应溶 剂丙酮，所述1，6-己二醇为环氧大豆油多元醇质量的18 %，所述丙酮为环氧大豆油多元醇 质量的8% ;在60-80°C下反应4小时，反应结束后，降温至40°C，加入三乙醇胺，以3000转 /分钟的转速高速搅拌，之后加入乙二胺稀释液继续反应10分钟，乙二胺稀释液为25wt% 的乙二胺水溶液，质量为环氧大豆油多元醇的7% ;即可得到环氧大豆油改性的水性聚氨酯 乳液；
[0039] 最后，将此乳液减压蒸馏脱除丙酮，即可获得环氧大豆油改性水性聚氨酯。
[0040] 按照GB/T 1725-2007测得此改性水性聚氨酯乳液固含物含量为25%，疏水性能 良好。
[0041] 实施例3
[0042] 其采用如下的方法制备环氧大豆油改性水性聚氨酯：
[0043] 首先，在反应器中加入环氧大豆油、二乙醇胺及异丙醇，升温至80°C，加入四氟硼 酸催化剂，保温28小时，反应结束后，蒸出异丙醇，经水洗、干燥获得环氧大豆油多元醇，其 中，二乙醇胺质量为环氧大豆油质量的100%;所述异丙醇为环氧大豆油质量的250%;所述 四氟硼酸为环氧大豆油质量的5% ;
[0044] 然后，在氮气保护下，将所获得的环氧大豆油多元醇以及聚氧化丙烯二醇、二环己 基甲烷二异氰酸酯加入反应器，所述聚氧化丙烯二醇为环氧大豆油多元醇质量的15%，所 述二环己基甲烷二异氰酸酯为环氧大豆油多元醇质量的7%;升温至90°C，加入有机铋催化 剂MB20和T-12,有机铋催化剂MB20和T-12均为环氧大豆油多元醇质量的3%，且有机铋 催化剂MB20和T-12的质量比为1: 1，反应3小时后加入扩链剂1，6-己二醇和反应溶剂丙 酮，所述1，6-己二醇为环氧大豆油多元醇质量的20%，所述丙酮为环氧大豆油多元醇质 量的10% ;在80°C下反应5小时，反应结束后，降温至45°C，加入三乙醇胺，以3200转/分 钟的转速高速搅拌，之后加入乙二胺稀释液继续反应15分钟，乙二胺稀释液为25wt%的乙 二胺水溶液，质量为环氧大豆油多元醇的10% ;即可得到环氧大豆油改性的水性聚氨酯乳 液；
[0045] 最后，将此乳液减压蒸馏脱除丙酮，即可获得环氧大豆油改性水性聚氨酯。
[0046] 按照GB/T 1725-2007测得此改性水性聚氨酯乳液固含物含量为29%，疏水性能 良好。
[0047] 实施例4
[0048] 其采用如下的方法制备环氧大豆油改性水性聚氨酯：
[0049] 首先，在反应器中加入环氧大豆油、二乙醇胺及异丙醇，升温至80°C，加入四氟硼 酸催化剂，保温25小时，反应结束后，蒸出异丙醇，经水洗、干燥获得环氧大豆油多元醇，其 中，二乙醇胺质量为环氧大豆油质量的80% ;所述异丙醇为环氧大豆油质量的200% ;所述 四氟硼酸为环氧大豆油质量的5% ;
[0050] 然后，在氮气保护下，将所获得的环氧大豆油多元醇以及聚氧化丙烯二醇、二环己 基甲烷二异氰酸酯加入反应器，所述聚氧化丙烯二醇为环氧大豆油多元醇质量的12%，所 述二环己基甲烷二异氰酸酯为环氧大豆油多元醇质量的5-7%;升温至87°C，加入有机铋催 化剂MB20和T-12,有机铋催化剂MB20和T-12均为环氧大豆油多元醇质量的1. 5%，且有 机铋催化剂MB20和T-12的质量比为1:2,反应3小时后加入扩链剂1，6-己二醇和反应溶 剂丙酮，所述1，6-己二醇为环氧大豆油多元醇质量的15 %，所述丙酮为环氧大豆油多元醇 质量的10%;在60-80°C下反应3. 5小时，反应结束后，降温至38°C，加入三乙醇胺，以3100 转/分钟的转速高速搅拌，之后加入乙二胺稀释液继续反应7分钟，乙二胺稀释液为25wt% 的乙二胺水溶液，质量为环氧大豆油多元醇的8% ;即可得到环氧大豆油改性的水性聚氨酯 乳液；
[0051] 最后，将此乳液减压蒸馏脱除丙酮，即可获得环氧大豆油改性水性聚氨酯。
[0052] 按照GB/T 1725-2007测得此改性水性聚氨酯乳液固含物含量为27%，疏水性能 良好。
[0053] 实施例5
[0054] 其采用如下的方法制备环氧大豆油改性水性聚氨酯：
[0055] 首先，在反应器中加入环氧大豆油、二乙醇胺及异丙醇，升温至76°C，加入四氟硼 酸催化剂，保温24小时，反应结束后，蒸出异丙醇，经水洗、干燥获得环氧大豆油多元醇，其 中，二乙醇胺质量为环氧大豆油质量的70% ;所述异丙醇为环氧大豆油质量的250% ;所述 四氟硼酸为环氧大豆油质量的5% ;
[0056] 然后，在氮气保护下，将所获得的环氧大豆油多元醇以及聚氧化丙烯二醇、二环己 基甲烷二异氰酸酯加入反应器，所述聚氧化丙烯二醇为环氧大豆油多元醇质量的14%，所 述二环己基甲烷二异氰酸酯为环氧大豆油多元醇质量的5-7%;升温至90°C，加入有机铋催 化剂MB20和T-12,有机铋催化剂MB20和T-12均为环氧大豆油多元醇质量的1 %，且有机 铋催化剂MB20和T-12的质量比为1: 1，反应2. 5小时后加入扩链剂1，6-己二醇和反应溶 剂丙酮，所述1，6-己二醇为环氧大豆油多元醇质量的15 %，所述丙酮为环氧大豆油多元醇 质量的5% ;在60-80°C下反应5小时，反应结束后，降温至45°C，加入三乙醇胺，以3200转 /分钟的转速高速搅拌，之后加入乙二胺稀释液继续反应5分钟，乙二胺稀释液为25wt %的 乙二胺水溶液，质量为环氧大豆油多元醇的9% ;即可得到环氧大豆油改性的水性聚氨酯乳 液；
[0057] 最后，将此乳液减压蒸馏脱除丙酮，即可获得环氧大豆油改性水性聚氨酯。
[0058] 按照GB/T 1725-2007测得此改性水性聚氨酯乳液固含物含量为28%，疏水性能 良好。
[0059] 对比实施例
[0060] 在装有搅拌器、冷却器和温度计的容器中，加入多元醇、边搅拌边升温至120°C，真 空脱水1小时，然后降温至75°C?80°C，加入多异氰酸酯单体，反应到NC0含量至规定值， 加入小分子多元醇、二羟甲基丙酸、环氧大豆油后又在70°C?75°C下反应至终点；冷却至 25°C，加入中和剂中和、加入水乳化后，用二元胺扩链剂进行扩链，得到均匀的基于环氧大 豆油改性的水性聚氨酯光油。按照上述步骤，分别选取范围内不同的温度点值进行实验。将 产品的产率、固含物含量、固含物粒径、拉升强度进行测量（按照GB/T 1725-2007)，计算平 均值，并将其与实施例1-5的产品性能指标均值对比如下表：
[0061] 表 1
[0062]
【权利要求】
1. 一种织物涂层浆料，其特征在于：包括由以下组分制备而成：环氧大豆油改性水性 聚氨酯、交联型高分子乳液增稠剂BJ-100、织物涂料挤出分散剂PTFE D-210。
2. 如权利要求1所述的一种织物涂层浆料，其特征在于：所述环氧大豆油改性水性聚 氨酯、交联型高分子乳液增稠剂BJ-100、织物涂料挤出分散剂PTFE D-210重量份分别为： 100、5-10、5-10。
3. -种制备如权利要求1所述的织物涂层浆料的方法，其特征在于：制备步骤包括： 51、 制备环氧大豆油改性水性聚氨酯，采用如下步骤制备：首先，在反应器中加入环氧 大豆油、二乙醇胺及异丙醇，升温至75-80°C，加入四氟硼酸催化剂，保温20-28小时，反应 结束后，蒸出异丙醇，经水洗、干燥获得环氧大豆油多元醇；然后，在氮气保护下，将所获得 的环氧大豆油多元醇以及聚氧化丙烯二醇、二环己基甲烷二异氰酸酯加入反应器，升温至 85-90°C，加入有机铋催化剂MB20和T-12,反应1-3小时后加入扩链剂1，6-己二醇和反应 溶剂丙酮，在60-80°C下反应3-5小时，反应结束后，降温至35-45°C，加入三乙醇胺，高速 搅拌，之后加入乙二胺稀释液继续反应5-15分钟，即可得到环氧大豆油改性的水性聚氨酯 乳液；将此乳液减压蒸馏脱除丙酮，即可获得环氧大豆油改性水性聚氨酯； 52、 将步骤S1制备的环氧大豆油改性水性聚氨酯与交联型高分子乳液增稠剂BJ-100、 织物涂料挤出分散剂PTFE D-210在室温条件下搅拌混合均匀，即可得到织物涂层浆料。
4. 如权利要求3所述的织物涂层浆料制备方法，其特征在于：所述二乙醇胺质量为环 氧大豆油质量的70-100%;所述异丙醇为环氧大豆油质量的200-250%;所述四氟硼酸为环 氧大豆油质量的5%。
5. 如权利要求3所述的织物涂层浆料制备方法，其特征在于：所述有机铋催化剂MB20 和T-12均为环氧大豆油多元醇质量的1-3%，且有机铋催化剂MB20和T-12的质量比为 1:2-1:1。
6. 如权利要求3所述的织物涂层浆料制备方法，其特征在于：所述聚氧化丙烯二醇为 环氧大豆油多元醇质量的10-15% ;所述二环己基甲烷二异氰酸酯为环氧大豆油多元醇质 量的5-7%;所述1，6-己二醇为环氧大豆油多元醇质量的15-20%;所述丙酮为环氧大豆油 多元醇质量的5-10%。
7. 如权利要求3所述的织物涂层浆料制备方法，其特征在于：所述高速搅拌是指搅拌 速率为2800-3200转/分钟。
8. 如权利要求3-7任一项所述的织物涂层浆料制备方法，其特征在于：所述乙二胺稀 释液为25wt %的乙二胺水溶液。
9. 如权利要求8所述的织物涂层浆料制备方法，其特征在于：所述乙二胺稀释液为环 氧大豆油多元醇质量的3-10%。
【文档编号】D06M15/263GK104141231SQ201410376778
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年8月2日 优先权日:2014年8月2日
【发明者】甄曰菊 申请人:甄曰菊