专利名称：自乳化阳离子型水性聚氨酯的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种水性聚氨酯的制备方法，特别是一种自乳化阳离子型水性聚氨酯的制备方法。
背景技术：
水性聚氨酯相对于溶剂型聚氨酯而言，具有绿色环保、无毒、无污染等优点，已广泛应用于涂料、粘合剂、造纸和纺织等行业。自乳化型水性聚氨酯是将亲水性功能单体与其他原料一起反应形成大分子链，在聚氨酯的分子链上直接引入亲水基团，在水中自乳化分散，无需外加乳化剂，已成为水性聚氨酯的主流。根据亲水基团的电荷特征，可将自乳化型水性聚氨酯分为阴离子型和阳离子型两大类。目前，大量的研究主要集中在阴离子型水性聚氨酯，阳离子型水性聚氨酯的研究和产品相对较少。阳离子型水性聚氨酯的阳离子电荷特征赋予其某些独特性能，在皮革、功能涂料、纺织和造纸等领域具有特殊价值。自乳化阳离子型水性聚氨酯的制备技术关键在于亲水性功能单体，目前普遍采用含有两个活性官能团的叔胺基化合物。如王奇(CN201010622595. 6)和张学同等 (CN02159275. 6)以N-甲基二乙醇胺为亲水性功能单体制得自乳化阳离子型水性聚氨酯。Piotr Krol 等(Piotr Krol, Bo ena Krol. Chemical structure and surface properties of the polyurethane cationomers[J]. Colloid & Polymer Science, 2008，286(11) : 1243-1256.)分别以N-苯基二乙醇胺和N-甲基二乙醇胺为亲水性功能单体，制得自乳化阳离子型水性聚氨酯。采用这类亲水性功能单体制备的自乳化阳离子型水性聚氨酯，其亲水基团位于聚合物主链，从而影响树脂的自乳化分散效率。 R. J. Goddar 等(R. J. Goddard , S. L. Cooper. Polyurethane cationomers with pendant trialkylammonium groups: effects of ion content, alkyl group and neutralizing anion[J]. Journal of Polymer Science: Part B: Polymer Physics, 1994 , 32 : 1557 - 1574)分别以3-二甲胺基-1，2-丙二醇或3-二乙胺基-1，2-丙二醇为亲水性功能单体制备自乳化阳离子型水性聚氨酯。V .Sriram等(V . Sriram , G. Radhakrishnan. Novel short-chain crosslinked cationomeric polyurethanes[J]. Polymer Bulletin, 2005，55: 165-172)以N，N- 二(2-羟乙基)异烟酰胺为亲水性功能单体制备自乳化阳离子型水性聚氨酯。采用此类亲水性功能单体制备的自乳化阳离子型水性聚氨酯，其亲水基团成为聚合物的侧基，提高了自乳化分散效率，具有更优越的性能，但此类亲水单体的来源较少、价格昂贵，从而制抑了自乳化阳离子型水性聚氨酯的工业化应用。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种自乳化阳离子型水性聚氨酯的制备方法。为实现上述目的，本发明的机理为本发明采用仅含有一个活性官能团的叔胺基化合物的亲水性功能单体，该单体的结构通式为
权利要求
1.一种自乳化阳离子型水性聚氨酯的制备方法，其特征在于该方法的具体步骤为将聚酯二元醇或聚醚二元醇和多元醇在10(Tll0°C，真空度O. 085 O. 095MPa下脱水O. 5 Ih 后，降温至60°C ;加入经干燥的亲水性功能单体的丙酮溶液和二异氰酸酯，保持60°C下反应f 2h，升温至7(T90°C，继续反应f 2h后，降温至2(T30°C ;加入与亲水性功能单体等摩尔量的有机酸；搅拌下，依次加入催化剂用量的有机锡催化剂和醇类扩链剂的水溶液反应 2tT5h ;最后在4(T50°C，真空度O. 06、. OSMPa条件下，脱除丙酮，得到自乳化阳离子型水性聚氨酯所述的亲水性功能单体的结构通式为
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述的有机酸为醋酸、甲酸、乳酸、苯磺酸。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述的多元醇为三羟甲基丙烷、丙三醇、 三羟甲基乙烷或季戊四醇。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述的二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯。
5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述的亲水性功能单体为N，N-二甲基乙醇胺、N, N- 二甲基乙二胺、N, N- 二乙基乙二胺或N，N, N’ -三乙基乙二胺。
6.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述的有机锡催化剂为二丁基二月桂酸锡、辛酸亚锡。
7.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述的醇类扩链剂为三羟甲基丙烷、丙三醇、三羟甲基乙烷或季戊四醇。
全文摘要
本发明公开了一种自乳化阳离子型水性聚氨酯及其制备方法，该水性聚氨酯的结构通式为 其中，A为二异氰酸酯的骨架结构；B为多元醇的骨架结构，C为聚酯/醚二元醇链，D为异氰酸酯基团与亲水性功能单体中活性基团反应生成的基团，E为醇类扩链剂的骨架结构，红色分子链存在与否取决于醇类扩链剂的官能度，R1和R2为甲基、乙基或异丙基，R3为C1-C5烷基，A为—OH、—NH2或—NHR(其中R为甲基、乙基或苄基)。本发明以仅含一个活性官能团的叔胺基化合物为亲水性功能单体制备自乳化阳离子型水性聚氨酯，所得产品自乳化分散效率高，具有更优越的性能。采用的制备方法与传统方法相比具有以下优点一、亲水性功能单体原料易得、价格便宜；二、制备工艺简单，具有实用价值。
文档编号C08G18/32GK102585152SQ20121005724
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月7日 优先权日2012年3月7日
发明者孙鑫, 李瀚文, 林芳景, 胡和丰, 陆航 申请人:上海大学