一種低模量高回彈性能的水性聚氨酯的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種低模量高回彈性能的水性聚氨酯，以聚酯、二異氰酸酯和聚醚為主要原料，聚酯為己二酸和耐水解性的二醇為聚酯反應(yīng)單體，聚酯的數(shù)均分子量為4500～5000；二異氰酸酯為具有對稱結(jié)構(gòu)的脂肪族二異氰酸酯，二異氰酸酯的添加量滿足其所含硬段與原料軟段的摩爾比為2.5～4.5；聚醚為聚四氫呋喃醚，數(shù)均分子量為3000～5000。所制得的水性聚氨酯具有低模量和高回彈性能，模量指數(shù)為1～10，回彈性能滿足：1cm寬的試樣，拉伸6?10倍，釋放后1s內(nèi)急速回彈恢復(fù)至原樣。
【專利說明】
一種低模量高回彈性能的水性聚氨酯
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及水性聚氨酯涂層技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低模量、高回彈性能的水性聚氨酯。
【背景技術(shù)】
[0002]聚氨酯樹脂的水性化已逐步取代溶劑型，成為聚氨酯工業(yè)發(fā)展的重要方向。水性聚氨酯是以水代替有機(jī)溶劑作為分散介質(zhì)的新型聚氨酯體系，也稱水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯。水性聚氨酯以水為溶劑，無污染、安全可靠、機(jī)械性能優(yōu)良、相容性好、易于改性等優(yōu)點(diǎn)。
[0003]水性聚氨酯可廣泛應(yīng)用于涂料、膠粘劑、織物涂層與整理劑、皮革涂飾劑、紙張表面處理劑和纖維表面處理劑。依合成單體不同水性聚氨酯可分為聚醚型、聚酯型和聚醚、聚酯混合型。依照選用的二異氰酸酯的不同，水性聚氨酯又可分為芳香族和脂肪族。
[0004]水性聚氨酯整個(gè)合成過程可分為兩個(gè)階段。第一階段為預(yù)逐步聚合，即由低聚物二醇、擴(kuò)鏈劑、水性單體、二異氰酸酯通過溶液逐步聚合生成相對分子質(zhì)量為1000量級的水性聚氨酯預(yù)聚體;第二階段為中和后預(yù)聚體在水中的分散。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種低模量、高回彈性能的水性聚氨酯，作為織物涂層，能夠增加物料的柔軟度以及高的回彈性能，另外該水性聚氨酯也可以應(yīng)用于水性PU革領(lǐng)技術(shù)領(lǐng)域，使PU革具有更加柔軟的手感和高的拉伸回彈能力。
[0006]本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案為:一種低模量高回彈性能的水性聚氨酯，以聚酯、二異氰酸酯和聚醚為主要原料，其中，聚酯為己二酸和耐水解性的二醇為聚酯反應(yīng)單體，聚酯的數(shù)均分子量為4500?5000; 二異氰酸酯為具有對稱結(jié)構(gòu)的脂肪族二異氰酸酯，二異氰酸酯的添加量滿足其所含硬段與原料軟段的摩爾比為2.5?4.5;聚醚為聚四氫呋喃醚，數(shù)均分子量為3000?5000，聚醚的添加量滿足其所含羥基量占原料總羥基量的摩爾百分比為5?20%。
[0007]優(yōu)選地，所述耐水解性的二醇為丁二醇、乙二醇、己二醇、辛二醇、葵二醇。
[0008]優(yōu)選地，所述二異氰酸酯為HD1、HMDI。
[0009]上述低模量高回彈性能的水性聚氨酯的制備方法，包括如下步驟:
1)于反應(yīng)釜內(nèi)加入聚酯和聚醚，溫度設(shè)置為95?1200C，脫水；
2)體系降溫至60?70°C，加入二異氰酸酯，再升溫至75?90°C，保溫2小時(shí)及以上，反應(yīng)至異氰酸根插入理論值；
3)向熔融體系中加入溶劑，降低體系粘度，溶劑為N-乙基吡咯、烷酮；同時(shí)加入親水?dāng)U鏈劑，該親水?dāng)U鏈劑包括二羥甲基丙酸和分子量500以內(nèi)的小分子量二醇，優(yōu)選丁二醇、二甘醇、十二醇，二羥甲基丙酸占體系內(nèi)總反應(yīng)原料的質(zhì)量百分比為3?10%;溫度升至60?70°C，保溫反應(yīng)4小時(shí)及以上； 4)體系降溫至40?50°C，加中和劑，如三乙胺，攪拌2-3min，中和度50?80%;
5)加水乳化:乳化溫度30?40°C，加入胺類擴(kuò)鏈劑封閉異氰酸根，胺類擴(kuò)鏈劑優(yōu)選二乙烯三胺，常溫條件下反應(yīng)1min及以上，胺類擴(kuò)鏈劑的添加量滿足成品中異氰酸根與羥基的摩爾比為1.1?1.3;
6)出料。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:通過進(jìn)一步設(shè)計(jì)原料來獲得一種具有低模量、高回彈性能的水性聚氨酯，提高聚醚的分子量并縮小分子量分布以提高回彈性并有助于降低模量，同時(shí)，優(yōu)選具有對稱結(jié)構(gòu)的脂肪族二異氰酸酯能夠進(jìn)一步增加回彈性，提高回彈速度。在乳化過程中，為了降低產(chǎn)品的黏度，通過加入胺類擴(kuò)鏈劑，封閉異氰酸根避免其進(jìn)一步連接羥基，最終控制體系B值1.1?1.3，讓產(chǎn)品同時(shí)具有低模量和高回彈特性，產(chǎn)品模量指數(shù)I?10，低于現(xiàn)有市場上的10?15，本發(fā)明的水性聚氨酯具有更好的柔軟性，Icm寬試樣拉伸6-10倍后能夠在釋放后Is內(nèi)急速回彈恢復(fù)原樣。
【具體實(shí)施方式】
[0011]以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0012]實(shí)施例1
水性聚氨酯，以聚酯、二異氰酸酯和聚醚為主要原料，聚酯為己二酸和丁二醇為聚酯反應(yīng)單體，聚酯的數(shù)均分子量為4500?5000; 二異氰酸酯為具有對稱結(jié)構(gòu)的脂肪族二異氰酸酯如HMDI，二異氰酸酯的添加量滿足其所含硬段與原料軟段的摩爾比為2.5?4.5;聚醚為聚四氫呋喃醚，數(shù)均分子量為3000?5000，聚醚的添加量滿足其所含羥基量占原料總羥基量的摩爾百分比為10%。
[0013]上述水性聚氨酯的制備方法，包括如下步驟:
1)于反應(yīng)釜內(nèi)加入聚酯和聚醚，溫度設(shè)置為95?1200C，脫水；
2)體系降溫至60?70°C，加入二異氰酸酯，再升溫至75?90°C，保溫2小時(shí)，反應(yīng)至異氰酸根插入理論值；
3)向熔融體系中加入溶劑，降低體系粘度，溶劑為N-乙基吡咯、丙酮；同時(shí)加入親水?dāng)U鏈劑，該親水?dāng)U鏈劑由二羥甲基丙酸和十二醇組成，二羥甲基丙酸占體系內(nèi)總反應(yīng)原料的質(zhì)量百分比為3?10%;溫度升至60?70 °C，保溫反應(yīng)4小時(shí)；
4)體系降溫至40?50°C，加中和劑三乙胺，攪拌，中和度50%;
5)加水乳化:乳化溫度30?40°C，加入胺類擴(kuò)鏈劑封閉異氰酸根，胺類擴(kuò)鏈劑為二乙烯三胺，常溫條件下反應(yīng)1min及以上，胺類擴(kuò)鏈劑的添加量滿足成品中異氰酸根與羥基的摩爾比為1.1;
6)出料。
[0014]
實(shí)施例2
水性聚氨酯，以聚酯、二異氰酸酯和聚醚為主要原料，聚酯為己二酸和己二醇為聚酯反應(yīng)單體，聚酯的數(shù)均分子量為4500?5000; 二異氰酸酯為具有對稱結(jié)構(gòu)的脂肪族二異氰酸酯如HDI，二異氰酸酯的添加量滿足其所含硬段與原料軟段的摩爾比為2.5?4.5;聚醚為聚四氫呋喃醚，數(shù)均分子量為3000?5000，聚醚的添加量滿足其所含羥基量占原料總羥基量的摩爾百分比為15%。
[0015]上述水性聚氨酯的制備方法，包括如下步驟:
1)于反應(yīng)釜內(nèi)加入聚酯和聚醚，溫度設(shè)置為95?1200C，脫水；
2)體系降溫至60?70°C，加入二異氰酸酯，再升溫至75?90°C，保溫2小時(shí)，反應(yīng)至異氰酸根插入理論值；
3)向熔融體系中加入溶劑，降低體系粘度，溶劑為N-乙基吡咯、丙酮；同時(shí)加入親水?dāng)U鏈劑，該親水?dāng)U鏈劑由二羥甲基丙酸和丁二醇組成，二羥甲基丙酸占體系內(nèi)總反應(yīng)原料的質(zhì)量百分比為3?10%;溫度升至60?70 °C，保溫反應(yīng)4小時(shí)；
4)體系降溫至40?50°C，加中和劑三乙胺，攪拌，中和度80%;
5)加水乳化:乳化溫度30?40°C，加入胺類擴(kuò)鏈劑封閉異氰酸根，胺類擴(kuò)鏈劑為二乙烯三胺，常溫條件下反應(yīng)15min，胺類擴(kuò)鏈劑的添加量滿足成品中異氰酸根與羥基的摩爾比為1.1;
6)出料。
[0016]
實(shí)施例3
水性聚氨酯，以聚酯、二異氰酸酯和聚醚為主要原料，聚酯為己二酸和辛二醇為聚酯反應(yīng)單體，聚酯的數(shù)均分子量為4500?5000; 二異氰酸酯為具有對稱結(jié)構(gòu)的脂肪族二異氰酸酯如HDI，二異氰酸酯的添加量滿足其所含硬段與原料軟段的摩爾比為2.5?4.5;聚醚為聚四氫呋喃醚，數(shù)均分子量為3000?5000，聚醚的添加量滿足其所含羥基量占原料總羥基量的摩爾百分比為20%。
[0017]上述水性聚氨酯的制備方法，包括如下步驟:
1)于反應(yīng)釜內(nèi)加入聚酯和聚醚，溫度設(shè)置為95?1200C，脫水；
2)體系降溫至60?70°C，加入二異氰酸酯，再升溫至75?90°C，保溫2小時(shí)，反應(yīng)至異氰酸根插入理論值；
3)向熔融體系中加入溶劑，降低體系粘度，溶劑為N-乙基吡咯、丁酮；同時(shí)加入親水?dāng)U鏈劑，該親水?dāng)U鏈劑由二羥甲基丙酸和二甘醇構(gòu)成，二羥甲基丙酸占體系內(nèi)總反應(yīng)原料的質(zhì)量百分比為3?10%;溫度升至60?70 °C，保溫反應(yīng)6小時(shí)；
4)體系降溫至40?50°C，加中和劑三乙胺，攪拌，中和度70%;
5)加水乳化:乳化溫度30?40°C，加入胺類擴(kuò)鏈劑封閉異氰酸根，胺類擴(kuò)鏈劑為二乙烯三胺，常溫條件下反應(yīng)20min，胺類擴(kuò)鏈劑的添加量滿足成品中異氰酸根與羥基的摩爾比為1.1;
6)出料。
[0018]上述各實(shí)施例所制得的水性聚氨酯，具有低模量和高回彈性能，模量指數(shù)為I?10，回彈性能滿足:1cm寬的試樣，拉伸6-10倍，釋放后Is內(nèi)急速回彈恢復(fù)至原樣。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種低模量高回彈性能的水性聚氨酯，其特征在于:以聚酯、二異氰酸酯和聚醚為主要原料，其中，聚酯為己二酸和耐水解性的二醇為聚酯反應(yīng)單體，聚酯的數(shù)均分子量為4500?5000; 二異氰酸酯為具有對稱結(jié)構(gòu)的脂肪族二異氰酸酯，二異氰酸酯的添加量滿足其所含硬段與原料軟段的摩爾比為2.5?4.5;聚醚為聚四氫呋喃醚，數(shù)均分子量為3000?5000，聚醚的添加量滿足其所含羥基量占原料總羥基量的摩爾百分比為5?20%。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低模量高回彈性能的水性聚氨酯，其特征在于:所述耐水解性的二醇為丁 二醇、乙二醇、己二醇、辛二醇、葵二醇。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低模量高回彈性能的水性聚氨酯，其特征在于:所述二異氰酸酯為 HD1、HMDI。4.一種制備權(quán)利要求1所述低模量高回彈性能的水性聚氨酯的方法，其特征在于:包括如下步驟: 1)于反應(yīng)釜內(nèi)加入聚酯和聚醚，溫度設(shè)置為95?1200C，脫水； 2)體系降溫至60?70°C，加入二異氰酸酯，再升溫至75?90°C，保溫2小時(shí)及以上，反應(yīng)至異氰酸根插入理論值； 3)向熔融體系中加入溶劑，降低體系粘度，溶劑為N-乙基吡咯、烷酮；同時(shí)加入親水?dāng)U鏈劑，該親水?dāng)U鏈劑包括二羥甲基丙酸和分子量500以內(nèi)的小分子量二醇，二羥甲基丙酸占體系內(nèi)總反應(yīng)原料的質(zhì)量百分比為3?10%;溫度升至60?70°C，保溫反應(yīng)4小時(shí)及以上； 4)體系降溫至40?50°C，加中和劑，攪拌2-3min，中和度50?80%; 5)加水乳化:乳化溫度30?40°C，加入胺類擴(kuò)鏈劑封閉異氰酸根，常溫條件下反應(yīng)1min及以上，胺類擴(kuò)鏈劑的添加量滿足成品中異氰酸根與羥基的摩爾比為1.1?1.3; 6)出料。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低模量高回彈性能的水性聚氨酯的方法，其特征在于:所述步驟3的小分子量二醇為丁 二醇、二甘醇、十二醇。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低模量高回彈性能的水性聚氨酯的方法，其特征在于:所述步驟4的中和劑為三乙胺。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低模量高回彈性能的水性聚氨酯的方法，其特征在于:所述步驟5的胺類擴(kuò)鏈劑為二乙烯三胺。
【文檔編號】C08G18/48GK106008877SQ201610469617
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月26日
【發(fā)明人】華明揚(yáng), 華伽杰, 蔡愛文, 項(xiàng)高朋, 沈群
【申請人】江陰市諾科科技有限公司