一种高固体含量二氧化碳基阳离子水性聚氨酯及其制备方法转让专利
申请号 : CN202010221387.9
文献号 : CN111320743B
文献日 : 2021-04-27
发明人 : 巩如楠 , 张红明 , 王献红 , 王佛松
申请人 : 中国科学院长春应用化学研究所
摘要 :
权利要求 :
1.一种高固体含量二氧化碳基阳离子水性聚氨酯,以重量份计,其原料包括:聚(碳酸酯‑醚)二元醇85‑115份;
二异氰酸酯33‑55份;
小分子扩链剂5‑13份;
亲水扩链剂1.6‑3.2份;
中和剂0.7‑2份;
催化剂0.1‑0.2份;
溶剂80‑140份;
去离子水200‑400份;
其特征在于,
所述中和剂为植酸;
所述亲水扩链剂为3‑二甲胺基‑1,2‑丙二醇。
2.根据权利要求1所述的高固体含量二氧化碳基阳离子水性聚氨酯,其特征在于,所述聚(碳酸酯‑醚)二元醇的分子量为1500~4500 g/mol,碳酸酯含量为35~65%。
3.根据权利要求1所述的高固体含量二氧化碳基阳离子水性聚氨酯,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、1,6‑六亚甲基二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、4,4‑二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的高固体含量二氧化碳基阳离子水性聚氨酯,其特征在于,所述小分子扩链剂为乙二醇、丙二醇、丁二醇中的一种。
5.根据权利要求1所述的高固体含量二氧化碳基阳离子水性聚氨酯,其特征在于,所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、三乙烯二胺中的一种。
6.根据权利要求1所述的高固体含量二氧化碳基阳离子水性聚氨酯,其特征在于,所述溶剂为丙酮、丁酮中的一种。
7.一种权利要求1‑6任意一项所述的高固体含量二氧化碳基阳离子水性聚氨酯的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一:氮气的保护下,将聚(碳酸酯‑醚)二元醇、二异氰酸酯、小分子扩链剂、以及催化剂重量份的30%‑70%加入反应容器中,加入溶剂重量份的60%‑85%混合均匀后反应,聚合得到第一中间体;
步骤二:将第一中间体中加入亲水扩链剂以及剩余催化剂反应,并加入剩余溶剂降低体系粘度,得到第二中间体;
步骤三:将第二中间体中加入中和剂进行反应完全后,加去离子水进行乳化,去除溶剂后,即得高固体含量二氧化碳基阳离子水性聚氨酯乳液。
8.根据权利要求7所述的高固体含量二氧化碳基阳离子水性聚氨酯的制备方法,其特征在于,步骤一中反应的温度为45~85℃,时间为3‑6 h。
9.根据权利要求7所述的高固体含量二氧化碳基阳离子水性聚氨酯的制备方法,其特征在于,步骤二中反应的温度为50‑75℃,时间为2‑4 h。
10.根据权利要求7所述的高固体含量二氧化碳基阳离子水性聚氨酯的制备方法,其特征在于,步骤三中反应的温度为30‑35℃,时间为1‑3 h。
说明书 :
一种高固体含量二氧化碳基阳离子水性聚氨酯及其制备方法
技术领域
背景技术
负离子的基材(如玻璃和皮革)具有极好的附着力而得到重视。与传统的溶剂型聚氨酯相
比,水性聚氨酯存在以下两个共性难题:1)水的蒸发潜热高,水性聚氨酯的干燥速度较慢,
使用效率低。2)固含量低,一般水性聚氨酯的固含量低于30%,大量的水大大延长了干燥时
间,难以满足实际使用要求。因此,高固体含量、低亲水基团含量(即低亲水扩链剂用量)的
阳离子水性聚氨酯具有更为重要的经济价值和实用价值。
性树脂具有光泽好、耐水性优以及耐溶剂性好等优良特性。然而,此阳离子水性聚氨酯的固
含量依然较低。
发明内容
植酸特殊的结构单元的中和剂对阳离子水性聚氨酯乳胶粒子形貌的影响,不仅解决了目前
高固体含量阳离子水性聚氨酯制备中粘度过高的问题,而且提高了该树脂力学性能和热分
解温度等。
的一种或几种。
应,聚合得到第一中间体;
球形;该树脂具有优异的力学性能和较高的热分解温度。
附图说明
具体实施方式
和改动对本领域技术人员来说是显而易见的,它们都属于本发明保护的范围。本发明的方
法及应用已经通过较佳实施例进行了描述,相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和
范围内对本文的方法和应用进行改动或适当变更与组合,来实现和应用本发明技术。实施
例和对比例中所提及的化学试剂均可商购。
异佛尔酮二异氰酸酯、12.7克丁二醇、0.05克二月桂酸二丁基锡催化剂和100克丁酮,反应6
小时,然后在60℃下加入1.6克3‑二甲胺基‑1,2‑丙二醇、0.1克二月桂酸二丁基锡催化剂和
20克丁酮,反应4小时后,降温至30℃,加入0.75克磷酸,反应1小时后,然后加入200克去离
子水,1700rpm搅拌2小时,减压蒸馏除去丁酮和部分水,即得到一种高固体含量二氧化碳基
阳离子水性聚氨酯乳液。实施例1制备得到的二氧化碳基阳离子水性聚氨酯乳液的性能数
据如表1、图1和图2所示。
克异佛尔酮二异氰酸酯、11.5克丁二醇、0.1克二月桂酸二丁基锡催化剂和70克丁酮,反应5
小时,然后在60℃下加入3.2克3‑二甲胺基‑1,2‑丙二醇、0.1克二月桂酸二丁基锡催化剂和
40克丁酮,反应4小时后,降温至30℃,加入1.5克磷酸,反应2小时后,然后加入200克去离子
水,1700rpm搅拌2小时,减压蒸馏除去丁酮和部分水,即得到一种高固体含量二氧化碳基阳
离子水性聚氨酯乳液。实施例2制备得到的二氧化碳基阳离子水性聚氨酯乳液的性能数据
如表1所示。
克异佛尔酮二异氰酸酯、12.7克丁二醇、0.05克二月桂酸二丁基锡催化剂和100克丁酮,反
应5小时,然后在60℃下加入1.6克3‑二甲胺基‑1,2‑丙二醇、0.1克二月桂酸二丁基锡催化
剂和20克丁酮,反应4小时后,降温至30℃,加入1.1克植酸,反应1小时后,然后加入200克去
离子水,1700rpm搅拌2小时,减压蒸馏除去丁酮和部分水,即得到一种高固体含量二氧化碳
基阳离子水性聚氨酯乳液。实施例3制备得到的二氧化碳基阳离子水性聚氨酯乳液的性能
数据如表1所示。
克二苯基甲烷二异氰酸酯、5克丁二醇、0.05克二月桂酸二丁基锡催化剂和70克丁酮,反应3
小时,然后在50℃下加入2.3克3‑二甲胺基‑1,2‑丙二醇、0.05克二月桂酸二丁基锡催化剂
和50克丁酮,反应2小时后,降温至35℃,加入1.5克植酸,反应3小时后,然后加入200克去离
子水,1700rpm搅拌2小时,减压蒸馏除去丁酮和部分水,即得到一种高固体含量二氧化碳基
阳离子水性聚氨酯乳液。实施例4制备得到的二氧化碳基阳离子水性聚氨酯乳液的性能数
据如表1所示。
克4,4‑二环己基甲烷二异氰酸酯、25克异佛尔酮二异氰酸酯、13克丙二醇、0.1克二月桂酸
二丁基锡催化剂和100克丁酮,反应4小时,然后在75℃下加入3.2克3‑二甲胺基‑1,2‑丙二
醇、0.05克二月桂酸二丁基锡催化剂和40克丁酮,反应2小时后,降温至35℃,加入2克植酸,
反应2小时后,然后加入400克去离子水,1700rpm搅拌2小时,减压蒸馏除去丁酮和部分水,
即得到一种高固体含量二氧化碳基阳离子水性聚氨酯乳液。实施例5制备得到的二氧化碳
基阳离子水性聚氨酯乳液的性能数据如表1所示。
克异佛尔酮二异氰酸酯、12.7克丁二醇、0.05克二月桂酸二丁基锡催化剂和100克丁酮,反
应5小时,然后在60℃下加入1.6克3‑二甲胺基‑1,2‑丙二醇、0.1克二月桂酸二丁基锡催化
剂和20克丁酮,反应4小时后,降温至30℃,加入0.8克乙酸,反应2小时后,然后加入200克去
离子水,1700rpm搅拌2小时,减压蒸馏除去丁酮和部分水,即得到一种高固体含量二氧化碳
基阳离子水性聚氨酯乳液。对比例1制备得到的二氧化碳基阳离子水性聚氨酯乳液的性能
数据如表1、图1和图2所示。
克异佛尔酮二异氰酸酯、3.2克3‑二甲胺基‑1,2‑丙二醇、0.1克二月桂酸二丁基锡催化剂和
70克丁酮,反应5小时,然后在60℃下加入11.5克丁二醇、0.1克二月桂酸二丁基锡催化剂和
40克丁酮,反应4小时后,降温至30℃,加入1.6克乙酸,反应2小时后,然后加入200克去离子
水,1700rpm搅拌2小时,减压蒸馏除去丁酮和部分水,即得到一种高固体含量二氧化碳基阳
离子水性聚氨酯乳液。对比例2制备得到的二氧化碳基阳离子水性聚氨酯乳液的性能数据
如表1所示。
氧化钾滴定,加入的多元酸与乙酸消耗相同氢氧化钾的量)。
聚氨酯的固体含量不足55%。此外,实施例1‑5的力学性能、5%降解温度较对比例1‑2均得
到提高。
与实施例3所制备的高固体含量二氧化碳基阳离子水性聚氨酯乳液粒子的形貌均是球形
的,而对比例1所制备的高固体含量二氧化碳基阳离子水性聚氨酯乳液粒子的形貌是无定
形的,且粒子大小分布不均,乳液粒子有融合现象。
变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或
变动仍处于本发明创造的保护范围之中。