一种超纤革用生物基水性聚氨酯及其制备方法和应用与流程

本发明涉及聚氨酯合成，尤其涉及一种超纤革用生物基水性聚氨酯及其制备方法和应用。

背景技术：

1、目前，超纤革的制备方法主要是通过将复合纤维无纺布浸入到聚氨酯中，经过开纤和染整工艺得到超纤革成品，所用的聚氨酯一般为溶剂型聚氨酯，加工过程中会产生具有挥发性的毒害有机溶剂，同时染整工艺产生的废水是制革工艺废水的主要来源，整个加工过程会对从业者的身体和工作环境产生很大的影响。此外，超纤革工业对石油资源依赖程度较高，所使用的原料均来源于石油，废革中聚氨酯降解难度大，对环境污染严重。

2、cn104193952b公开了一种用于防水涂料的彩色聚氨酯乳液及其制备方法，通过在聚氨酯合成阶段引入显色扩链剂，将发色基团引入聚氨酯主链中；cn104693403b公开了一种合成革用彩色聚氨酯树脂及其制备方法，采用含双羟基或者双伯氨基的染料在聚氨酯合成阶段将发色基团引入聚氨酯分子链中；cn105669940b公开了一种彩色扩链剂、共聚型彩色聚氨酯乳液和彩色聚氨酯-丙烯酸酯共聚物乳液及其制备方法，通过在聚氨酯合成过程中引入三原色的彩色扩链剂，制得共聚性彩色聚氨酯乳液。

3、然而，上述彩色聚氨酯的制备方法均使用工业合成染料，合成染料除了本身的化学性质对人体健康有一定危害外，其合成过程中还可能残存其他单体及有害物质，如砷和铅等。此外，上述聚氨酯的合成制备未考虑到水性聚氨酯的生物降解性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种超纤革用生物基水性聚氨酯及其制备方法和应用，所述超纤革用生物基水性聚氨酯不含挥发性毒害性的有机溶剂，可降解可再生，有相变调温作用，相变调温过程无相变物质泄漏，并且采用含活性双羟基的天然色素作为染料，提高了利用太阳能进行调温的效率，同时有效解决了彩色聚氨酯常规染整过程中染色不匀、染色牢度差等染色问题。

2、本发明提供了一种超纤革用生物基水性聚氨酯的制备方法，包含下列步骤：

3、（1）将生物基聚乙二醇、催化剂和生物基异氰酸酯溶液混合后得到聚氨酯预聚物；

4、（2）在聚氨酯预聚物中加入第一扩链剂溶液进行第一反应、待第一反应完成后，加入第二扩链剂溶液进行第二反应、待第二反应完成后加入含活性双羟基的天然色素溶液进行第三反应得生物基聚氨酯；

5、（3）在生物基聚氨酯中加入中和剂进行反应，待反应完成后加入水进行乳化即得所述超纤革用生物基水性聚氨酯。

6、作为优选，步骤（1）中所述生物基聚乙二醇的分子量为2000~10000；

7、所述催化剂为三亚乙基二胺、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡和氧化锌中的一种或多种。

8、作为优选，所述生物基异氰酸酯溶液包含生物基异氰酸酯和丙酮，所述生物基异氰酸酯和丙酮的摩尔体积比为100~120mmol：5~15ml，所述生物基异氰酸酯为戊二甲基二异氰酸酯；

9、所述生物基聚乙二醇、催化剂和生物基异氰酸酯的摩尔比为60~65：0.3~0.5：100~120。

10、作为优选，步骤（1）中所述混合的温度为70~90℃，所述混合的时间为1~2h。

11、作为优选，步骤（2）中所述第一扩链剂溶液包含第一扩链剂和丙酮，所述第一扩链和丙酮的摩尔体积比为16~20mmol：5~15ml，所述第一扩链剂为乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、生物基1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、二甘醇乙二胺、异佛尔酮二胺、二乙烯三胺、水合肼和哌嗪中的一种或多种；

12、所述第二扩链剂溶液包含第二扩链剂和丙酮，所述第二扩链剂和丙酮的摩尔体积比为8~12mmol：5~15ml，所述第二扩链剂为二羟甲基丙酸和/或二羟甲基丁酸；

13、所述含活性双羟基的天然色素溶液包含含活性双羟基的天然色素和丙酮，所述含活性双羟基的天然色素和丙酮的摩尔体积比为8~12mmol：5~15ml，所述含活性双羟基的天然色素为姜黄素、叶黄素、玉米黄素和辣椒红素中的一种或多种；

14、所述第一扩链剂、第二扩链剂、含活性双羟基的天然色素和生物基聚乙二醇的摩尔比为16~20：8~12：8~12：60~65。

15、作为优选，步骤（2）中所述第一反应的温度为70~90℃，所述第一反应的时间为1~2h；

16、所述第二反应的温度为70~90℃，所述第二反应的时间为1~2h；

17、所述第三反应的温度为70~90℃，所述第三反应的时间为1~2h。

18、作为优选，步骤（3）中所述中和剂为三乙胺、二甲基乙醇胺、三乙醇胺和二乙醇胺中的一种或多种。

19、作为优选，步骤（3）中所述反应的温度为30~50℃，所述反应的时间为0.5~1h，所述反应的中和度为110~120%；

20、所述水与生物基聚乙二醇的摩尔体积比为300~650ml：60~65mmol；

21、所述乳化的温度为5~10℃，所述乳化的时间为30~90min。

22、本发明还提供了所述的超纤革用生物基水性聚氨酯的制备方法得到的超纤革用生物基水性聚氨酯。

23、本发明还提供了所述的超纤革用生物基水性聚氨酯在超纤革中的应用。

24、本发明具有以下有益效果：

25、本发明提供了一种超纤革用生物基水性聚氨酯的制备方法，包含下列步骤，（1）将生物基聚乙二醇、催化剂和生物基异氰酸酯溶液混合后得到聚氨酯预聚物；（2）在聚氨酯预聚物中加入第一扩链剂溶液进行第一反应、待第一反应完成后，加入第二扩链剂溶液进行第二反应、待第二反应完成后加入含活性双羟基的天然色素溶液进行第三反应得生物基聚氨酯；（3）在生物基聚氨酯中加入中和剂进行反应，待反应完成后加入水进行乳化即得所述超纤革用生物基水性聚氨酯。本发明提供了一种超纤革用生物基水性聚氨酯，不含挥发性毒害性的有机溶剂，原料来源于生物基，可降解可再生，其软段包含高分子聚乙二醇，有相变调温作用，相变调温过程无相变物质泄漏，并且采用含活性双羟基的天然色素作为天然染料，双羟基通过化学键连接到聚氨酯的高分子链中，充当光热转换因子，提高了利用太阳能进行调温的效率，同时有效解决了聚氨酯常规染整过程中染色不匀、染色牢度差等染色问题，符合当前的环保发展趋势，具有广阔的推广应用前景。

技术特征：

1.一种超纤革用生物基水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，包含下列步骤：

2.如权利要求1所述的超纤革用生物基水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述生物基聚乙二醇的分子量为2000~10000；

3.如权利要求2所述的超纤革用生物基水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，所述生物基异氰酸酯溶液包含生物基异氰酸酯和丙酮，所述生物基异氰酸酯和丙酮的摩尔体积比为100~120mmol：5~15ml，所述生物基异氰酸酯为戊二甲基二异氰酸酯；

4.如权利要求3所述的超纤革用生物基水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述混合的温度为70~90℃，所述混合的时间为1~2h。

5.如权利要求1所述的超纤革用生物基水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述第一扩链剂溶液包含第一扩链剂和丙酮，所述第一扩链和丙酮的摩尔体积比为16~20mmol：5~15ml，所述第一扩链剂为乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、生物基1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、二甘醇乙二胺、异佛尔酮二胺、二乙烯三胺、水合肼和哌嗪中的一种或多种；

6.如权利要求5所述的超纤革用生物基水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述第一反应的温度为70~90℃，所述第一反应的时间为1~2h；

7.如权利要求1所述的超纤革用生物基水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述中和剂为三乙胺、二甲基乙醇胺、三乙醇胺和二乙醇胺中的一种或多种。

8.如权利要求7所述的超纤革用生物基水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述反应的温度为30~50℃，所述反应的时间为0.5~1h，所述反应的中和度为110~120%；

9.权利要求1~8任一项所述的超纤革用生物基水性聚氨酯的制备方法得到的超纤革用生物基水性聚氨酯。

10.权利要求9所述的超纤革用生物基水性聚氨酯在超纤革中的应用。

技术总结
本发明提供了一种超纤革用生物基水性聚氨酯及其制备方法和应用，包含下列步骤：（1）将生物基聚乙二醇、催化剂和生物基异氰酸酯溶液混合后得到聚氨酯预聚物；（2）在聚氨酯预聚物中加入第一扩链剂溶液进行第一反应、待第一反应完成后，加入第二扩链剂溶液进行第二反应、待第二反应完成后加入含活性双羟基的天然色素溶液进行第三反应得生物基聚氨酯；（3）在生物基聚氨酯中加入中和剂进行反应，待反应完成后加入水进行乳化即得所述超纤革用生物基水性聚氨酯。本发明提供的超纤革用生物基水性聚氨酯，不含挥发性毒害性的有机溶剂，可降解可再生，有相变调温作用，并且有效解决了彩色聚氨酯常规染整过程中染色不匀、染色牢度差等染色问题。

技术研发人员：钱能,钱国春,罗雄方,董爱学,于雪阳
受保护的技术使用者：浙江梅盛新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11