一种水性聚氨酯乳液及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种水性聚氨酯聚合单体。本发明还涉及一种水性聚氨酯乳液，所述水性聚氨酯乳液由水性聚氨酯聚合单体聚合而成。本发明的又一种水性聚氨酯乳液，由以下重量百分比的原料制备而成：5-20％的低聚物多元醇、0-5％的小分子扩链剂、5％-14％的二异氰酸酯、1-5％的亲水扩链剂、1-5％的成盐试剂、0.1-0.5％的催化剂和50-70％的去离子水。本发明还涉及一种水性聚氨酯乳液的制备方法。本发明提供的水性聚氨酯乳液具有化学稳定性强、耐水耐溶剂性能好、优异的附着力性能和良好的阻燃性能，填补了现有技术中同时含有磷酸亲水基团及羧酸亲水基团的水性聚氨酯产品的研究空白。
【专利说明】一种水性聚氨酯乳液及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高分子材料领域，特别涉及一种水性聚氨酯乳液及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯体系，也称水分散聚 氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯。水性聚氨酯以水为溶剂，具有无污染、安全可靠、机械性能 优良、相容性好、易于改性等优点。聚氨酯树脂的水性化已逐步取代溶剂型，成为聚氨酯工 业发展的重要方向。水性聚氨酯可广泛应用于涂料、胶粘剂、织物涂层与整理剂、皮革涂饰 齐?、纸张表面处理剂和纤维表面处理剂。水性聚氨酯整个合成过程可分为两个阶段。第一阶 段为预逐步聚合，即由低聚物二醇、扩链剂、水性单体、二异氰酸酯通过溶液逐步聚合生成 相对分子质量为1000量级的水性聚氨酯预聚体；第二阶段为中和后预聚体在水中的分散。
[0003] 水性聚氨酯的合成基本采用自乳化法，在聚氨酯预聚体分子链中引入亲水基团， 中和成盐后直接将其分散于水中。水性聚氨酯根据自乳化的工艺不同，可以将其分为四种 类别：阳离子型水性聚氨酯，阴离子型水性聚氨酯，两性离子型水性聚氨酯，非离子水性聚 氨酯。其中阴离子型的水性聚氨酯使用的亲水基团一般为磺酸基团或羧酸基团，用带有磷 酸亲水基团的扩链剂来合成水性聚氨酯的研究较少，而用同时带有磷酸亲水基团和羧酸亲 水基团的扩链剂来合成水性聚氨酯却未见报道。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是：提供一种同时含有磷酸亲水基团和羧酸亲水基团 的水性聚氨酯乳液，进一步提供一种该水性聚氨酯乳液的制备方法。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
[0006] -种水性聚氨酯聚合单体，其特征在于，所述水性聚氨酯聚合单体的结构式为：
[0007]
【权利要求】
1. 一种水性聚氨酯聚合单体，其特征在于，所述水性聚氨酯聚合单体的结构式为：
其中，札为烷基，m= 1-20, η = 1-20, m和η为整数，Μ为碱金属离子或者铵离子。
2. -种水性聚氨酯乳液，其特征在于，由权利要求1所述水性聚氨酯聚合单体聚合而 成。
3. -种水性聚氨酯乳液，其特征在于，由以下重量百分比的原料制备而成：5-20%的 低聚物多元醇、0-5%的小分子扩链剂、5% -14%的二异氰酸酯、1-5%的亲水扩链剂、1-5% 的成盐试剂、〇. 1-0. 5 %的催化剂和50-70 %的去离子水，所述低聚物多元醇为聚酯多元醇 或聚醚多元醇，所述低聚物多元醇的分子量为500-6000,所述亲水扩链剂的结构式为 ：
其中，札为烷基，m= 1-20, η = 1-20, m和η为整数，Μ为碱金属离子或者铵离子。
4. 根据权利要求3所述的水性聚氨酯乳液，其特征在于，所述低聚物多元醇为聚乙二 醇、聚四氢呋喃醚二醇、氨基聚醚、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇和环氧树脂中的一种 或两种以上。
5. 根据权利要求3所述的水性聚氨酯乳液，其特征在于，所述小分子扩链剂为一缩二 乙二醇、乙二醇、二甘醇、丁二醇、三羟甲基丙烷、乙二胺、二乙烯三胺和异佛尔酮二胺中的 一种或两种以上。
6. 根据权利要求3所述的水性聚氨酯乳液，其特征在于，所述二异氰酸酯为甲苯二异 氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、多次甲基多苯基多异氰酸酯、六次亚甲基二异氰酸酯、异 佛尔酮二异氰酸酯和氢化苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或两种以上。
7. 根据权利要求3所述的水性聚氨酯乳液，其特征在于，所述成盐试剂为三甲胺、三乙 胺、三丁胺、氨水、氢氧化钾和氢氧化钠中的一种或两种以上。
8. 根据权利要求3所述的水性聚氨酯乳液，其特征在于，所述催化剂为有机锡催化剂 和/或有机铋催化剂。
9. 根据权利要求4所述的水性聚氨酯乳液，其特征在于，所述低聚物多元醇为己二酸 型聚酯多元醇。
10. 权利要求3-9任意一项所述的水性聚氨酯乳液的制备方法，其特征在于，包括以下 步骤： (1) 将所述低聚物多元醇和所述小分子扩链剂进行脱水处理，直至所述低聚物多元醇 和所述小分子扩链剂的水分含量为〇. 05% ; (2) 将步骤（1)中脱水后的所述低聚物多元醇和小分子扩链剂，与所述二异氰酸酯混 合，加入溶剂，在60-85°C下进行，反应过程中测量反应体系的NCO含量； (3) 当NCO含量稳定不变后，加入所述亲水扩链剂和催化剂，在反应体系的粘度不超过 5000MPas的条件下进行反应，反应过程中，测量反应体系的NCO含量； (4) 当NCO含量稳定不变后，冷却至45-50°C，加入所述成盐试剂，进行中和反应，获得 水性聚氨酯预聚物； (5) 将所述水性聚氨酯预聚物倒入水中进行乳化分散，将乳化分散后的所述水性聚氨 酯预聚物脱除溶剂，获得所述水性聚氨酯乳液。
11. 根据权利要求10所述的水性聚氨酯乳液的制备方法，其特征在于，所述步骤（3)中 通过加入所述溶剂来调整反应体系的粘度不超过5000MPas。
12. 根据权利要求10所述的水性聚氨酯乳液的制备方法，其特征在于，所述溶剂选自 丙酮、丁酮、环己酮、N-甲基吡咯烷酮和二甲基甲酰胺中的一种或两种以上。
【文档编号】C08G18/38GK104109226SQ201410359017
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年7月25日 优先权日:2014年7月25日
【发明者】庄昌清, 陈尚泰, 陈炳琪, 林芙蓉 申请人:福建宝利特集团有限公司