专利名称：一种葡萄糖改性水性聚氨酯乳液的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种环保型水性聚氨酯乳液制备的方法，具体地说是一种葡萄糖改性水性聚氨酯乳液的制备方法。
背景技术：
聚氨酯包括溶剂型和水溶型两类，溶剂型聚氨酯含有大量有机溶剂，使用时会有较大的毒性，对环境和人体造成一定的影响。随着社会的不断发展，人们的环保意识不断增强，这些不利因素和缺点促使世界各地的聚氨酯研究学者开始致力于水性聚氨酯的开发。 水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质，具有无毒、节约成本及易加工贮存等优点， 故日益受到人们的重视。这要求水性聚氨酯必须从原材料选用以及各个制备过程的环节都是环境友好、无毒无害的。对于聚氨酯的改性，国内外研究人员已经做了大量相关工作，如环氧树脂改性，有机硅改性等。然而这些改性方法中仍使用了对人体有害有毒的物质，尚未从源头解决问题。在聚氨酯合成过程中所用的原料多元醇大体分为聚醚多元醇和聚酯多元醇，普通聚酯型的聚氨酯耐光性和力学性能较好；聚醚型聚氨酯的耐水性较聚酯型的好，但力学性能却远没有聚酯型聚氨酯优秀。
发明内容
本发明旨在提供一种葡萄糖改性水性聚氨酯乳液的制备方法，所要解决的技术问题是在保证聚氨酯乳液力学性能的前提下提高聚氨酯乳液的耐水性能和耐热性能。本发明采用聚碳酸酯二元醇和异佛尔酮二异氰酸酯作为主要原料，并采用产量丰富、价格低廉的天然多羟基化合物葡萄糖作为内交联剂，先制备出聚氨酯预聚体，聚合反应时，再将葡萄糖中的羟基引入聚氨酯的分子链上，形成交联结构，具有更高的活性，使得乳液的耐水性能和耐热性能得到改善。本发明解决技术问题采用如下技术方案本发明葡萄糖改性水性聚氨酯乳液的制备方法，包括预聚、扩链、中和和乳化各单元过程，其特征在于所述预聚是将异佛尔酮二异氰酸酯和聚碳酸酯二元醇混合，反应体系升温至85°C 后滴加催化剂二月桂酸二丁锡，反应3小时后得到聚氨酯预聚体，反应的过程中可以加入丙酮稀释反应液降低粘度以防凝胶或暴聚；所述扩链是将聚氨酯预聚体降温至70°C，向反应液中加入亲水扩链剂和葡萄糖的 DMF溶液(N，N' - 二甲基甲酰胺)，继续反应至体系中-NCO含量不再变化；所述亲水扩链剂为二羟甲基丙酸和I，4-丁二醇；所述中和是将扩链后的反应液降温至30°C并加入TEA(三乙胺)中和反应30min ；所述乳化是将中和后的反应液降至室温，随后加入-5 5°C的去离子水使得反应液固含量为35%，搅拌(转速> 2000r/min)使反应液乳化，减压蒸馏脱除溶剂即得产品；
所述异佛尔酮二异氰酸酯中异氰酸根与聚碳酸酯二元醇、亲水扩链剂和内交联剂葡萄糖中总羟基的摩尔比(R = -NC0/-0H)为1-2 : I ;催化剂二月桂酸二丁锡的添加量为异佛尔酮二异氰酸酯和聚碳酸酯二元醇总质量的1% ;二羟甲基丙酸的添加量为异佛尔酮二异氰酸酯、聚碳酸酯二元醇、亲水扩链剂和葡萄糖总质量的6% ；葡萄糖的添加量为异佛尔酮二异氰酸酯、聚碳酸酯二元醇、亲水扩链剂和葡萄糖总质量的2. 5-5. 5% ；三乙胺的摩尔量与二羟甲基丙酸的摩尔量相等；本发明计算投料量时，硬段和软段的质量比为I : I ;其中硬段由异佛尔酮二异氰酸酯、亲水扩链剂和葡萄糖组成，软段为聚碳酸酯二元醇。所述聚碳酸酯二元醇的数均分子量为2000,轻值为56mgK0H/g,结构通式为
权利要求
1.一种葡萄糖改性水性聚氨酯乳液的制备方法，包括预聚、扩链、中和和乳化各单元过程，其特征在于所述预聚是将异佛尔酮二异氰酸酯和聚碳酸酯二元醇混合，反应体系升温至85°c后滴加催化剂二月桂酸二丁锡，反应3小时后得到聚氨酯预聚体；所述扩链是将聚氨酯预聚体降温至70°C，向反应液中加入亲水扩链剂和葡萄糖的DMF 溶液，继续反应至体系中-NCO含量不再变化；所述亲水扩链剂为二羟甲基丙酸和1，4_丁二醇；所述中和是将扩链后的反应液降温至30°C并加入TEA中和反应30min ；所述乳化是将中和后的反应液降至室温，随后加入-5 5°C的去离子水使得反应液固含量为35%，搅拌使反应液乳化，减压蒸馏脱除溶剂即得产品；所述异佛尔酮二异氰酸酯中异氰酸根与聚碳酸酯二元醇、亲水扩链剂和葡萄糖中总羟基的摩尔比为1-2 I ；催化剂二月桂酸二丁锡的添加量为异佛尔酮二异氰酸酯和聚碳酸酯二元醇总质量的1% ；二羟甲基丙酸的添加量为异佛尔酮二异氰酸酯、聚碳酸酯二元醇、亲水扩链剂和葡萄糖总质量的6% ；葡萄糖的添加量为异佛尔酮二异氰酸酯、聚碳酸酯二元醇、亲水扩链剂和葡萄糖总质量的 2. 5-5. 5% ；三乙胺的摩尔量与二羟甲基丙酸的摩尔量相等；异佛尔酮二异氰酸酯、亲水扩链剂和葡萄糖的总质量与聚碳酸酯二元醇的质量之比为 I I0
2.根据权利要求I所述的制备方法，其特征在于所述聚碳酸酯二元醇的数均分子量为 2000，羟值为 56mgK0H/g。
3.根据权利要求I所述的制备方法，其特征在于所述所述异佛尔酮二异氰酸酯中异氰酸根与聚碳酸酯二元醇、亲水扩链剂和葡萄糖中总羟基的摩尔比为1.3 1，葡萄糖的添加量为异佛尔酮二异氰酸酯、聚碳酸酯二元醇、亲水扩链剂和葡萄糖总质量的3. 5%。
全文摘要
本发明公开了一种葡萄糖改性水性聚氨酯乳液的制备方法，包括预聚、扩链、中和和乳化各单元过程，首先将异佛尔酮二异氰酸酯和聚碳酸酯二元醇混合，85℃滴加催化剂二月桂酸二丁锡，反应3小时得到聚氨酯预聚体；将聚氨酯预聚体降温至70℃后加入亲水扩链剂和葡萄糖，继续反应至体系中-NCO含量不再变化；扩链后的反应液经TEA中和后加入去离子水乳化，减压蒸馏脱除溶剂即得产品。本发明葡萄糖改性聚氨酯乳液涂膜后的热分解温度达到340℃左右，相比改性前的聚氨酯(热分解温度为284℃左右)的耐热性有了明显的提高，且耐水性得到了较大提高，吸水率较低可降低到13％以下，而普通聚酯型聚氨酯的吸水率一般为20％以上。
文档编号C08G18/10GK102604036SQ201210060550
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月9日 优先权日2012年3月9日
发明者史铁钧, 章云冉 申请人:合肥工业大学