專利名稱：一種防水透濕涂層膠、制備方法及其應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于紡織品涂層整理的防水透濕涂層膠及其合成，具體涉及一種用于棉、滌綸和錦綸織物涂層整理的防水透濕涂層膠。
背景技術：
防水透濕織物是20世紀70年代中期發展起來的一種功能紡織品，被廣泛應用于軍事、體育、醫學等領域。防水透濕是指聚合物薄膜或涂層不允許水滴等液體滲透，但可使水蒸汽自由透過，達到防水透濕的目的。目前用于紡織品的防水透濕涂層膠主要為聚氨酯類，分為溶劑型聚氨酯和水性聚氨酯兩種。溶劑型聚氨酯防水透濕涂層膠因使用有機溶劑(如甲苯、二甲苯等)而受到限制；水性聚氨酯防水透濕涂層膠的防水與透濕性能還不夠理
本巨
o近年來，國內外研究者通過接枝或共混的方法把具有極低表面能的含氟化合物引入聚氨酯中，文獻“甲基丙烯酸十二氟庚酯改性水性聚氨酯”(鄭飛龍等，《涂料工業》39卷第7期)中，公開了一種采用甲基丙烯酸十二氟庚酯改性水性聚氨酯，提高了聚氨酯膜的防水性的方法，其使用的長氟碳鏈難以降解，對環境危害性較大，其使用最終會受到限制。文獻“短鏈含氟丙烯酸酯對水性聚氨酯的改性研究”(周維燕等，《中國膠黏劑》19卷第2期)中，采用甲基丙烯酸三氟乙酯改性水性聚氨酯，得到的含氟聚氨酯(FPU)乳液處理過的棉布具有較好的防水性能，但含氟單體的合成工藝復雜且生產過程控制困難，國內還沒有大規模生產，主要依靠進口，價格較高，這嚴重阻礙了高防水性能的水性聚氨酯防水透濕涂層膠的推廣與使用。
發明內容
本發明的目的是提供一種高性價比的、用于棉、滌綸和錦綸紡織品的涂層整理中的防水透濕涂層膠及其制備方法，既能滿足高防水性、高透濕量的要求，又能滿足環境友好、成本低廉的要求。為達到上述目的，本發明采用的技術方案是
本發明的原理是采用一種具有較強疏水性且價格便宜的長鏈飽和脂肪醇改性水性聚氨酯防水透濕涂層膠，長鏈飽和脂肪醇分子中一端為長鏈烷烴，具有較強的疏水性能，能夠提高聚氨酯膜的防水性能，另一端為羥基(一 0H)，能夠與聚氨酯分子中的異氰酸酯基(一NC0)反應；同時，采用聚乙二醇或聚丙二醇作為軟單體，利用它們在聚氨酯分子中可與硬鏈段發生微相分離的特征來提高聚氨酯膜的透濕性能。長鏈飽和脂肪醇、聚乙二醇及聚丙二醇來源廣泛、價格便宜，能夠用于合成性價比高的水性聚氨酯防水透濕涂層膠。本發明同現有技術相比，具有如下優點
(I)本發明一方面采用具有較強疏水性的長鏈飽和脂肪醇改性水性聚氨酯，能夠較大幅度提高聚氨酯膜的防水性能；另一方面，采用聚醚二元醇為軟單體，在聚氨酯分子中與硬鏈段的微相分離程度高，能夠提高聚氨酯膜的透濕性能。
(2)本發明采用的聚醚二元醇、長鏈飽和脂肪醇來源廣泛，價格便宜，而且對環境沒有危害，合成的水性聚氨酯防水透濕涂層膠性價比高。( 3 )本發明工藝簡單、易于控制，適合工業化生產。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步描述。實施例I :
采用本實施例合成方法的原料包括
1.聚醚二元醇分子量為1000的聚乙二醇O.Imol ；
2.二異氰酸酯異佛爾酮二異氰酸酯O. 3mol ；
3.親水單體4』一二羥甲基丙酸0.0511101;
4.交聯單體三羥甲基丙烷O.05mol ；
5.擴鏈劑1，4一丁二醇 0.05mol ;
6.長鏈飽和脂肪醇十八醇O.05mol ；
7.中和劑三乙胺O.05mol ;
8.溶劑丙酮適量(用于調節反應體系的粘度);去離子水適量(用于調整產品的固含量為 25% 30%) ο合成方法的具體步驟為
(I)聚醚二元醇脫水；具體為將分子量為1000的聚乙二醇加入燒瓶中，在90°C下抽真空到O. IMPa，處理3小時脫去水分。(2)加入二異氰酸酯、親水單體預聚；具體為將異佛爾酮二異氰酸酯、N，N 一二羥甲基丙酸和O. 033g 二月桂酸二丁基錫加入上述燒瓶中，開啟攪拌和冷凝回流器，在氮氣保護下升溫至85°C，保溫反應4小時。(3)加入交聯單體交聯；具體為在85°C下加入三羥甲基丙烷保溫反應I小時。
(4)加入擴鏈劑擴鏈；具體為在85°C下加入1，4 一丁二醇保溫反應I小時，根據反應體系粘度變大情況，適當加入丙酮降低粘度。(5)加入長鏈飽和脂肪醇接枝；具體為在85°C下加入十八醇保溫反應I小時，根據反應體系粘度變大情況，適當加入丙酮降低粘度。(6)加入中和劑中和；具體為降溫至50°C加入三乙胺，保溫反應O. 5小時。(7)乳化；具體為降溫至室溫，加入適量去離子水，高速攪拌乳化O. 5小時，制得乳狀的產物。(8)除去并回收溶劑。在60°C下抽真空到O. IMPa，處理O. 5小時，脫去并回收丙酮，得到防水透濕涂層膠的乳液。所得到的乳液即為產品。該產品是乳白色帶黃光的乳液，測試其固含量為29%，pH
為7.1。取該乳液，用增稠劑增稠，整理到棉、滌綸和錦綸織物上，按照《GB/T 4744-1997紡
織織物抗滲水性測定靜水壓試驗》和《GB/T 12704, 2-2009紡織品織物透濕性試驗方法
第2部分蒸發法》測試其防水透濕性能如表I所示
表I.棉/滌綸/錦綸織物整理后的防水透濕性能_
織物種類I耐靜水壓(KPa) I透濕量(g/m2 · 24h)棉織物 |31313900
滌綸織物^3353740
錦淪織物|洲2|4310實施例2
采用本實施例合成方法的原料包括
I.聚醚二元醇分子量為3000的聚乙二醇0. Imol。 2. 二異氰酸酯甲苯二異氰酸酯0.45mol。3.親水單體N, N — 二羥甲基丁酸0. Imol。4.交聯單體三羥甲基丙烷0. Imol。5.擴鏈劑一縮二乙二醇 0. 05mol。6.長鏈飽和脂肪醇十二醇0. Imol。7.中和劑三乙胺0. 12mol。8.溶劑丁酮適量(用于調節反應體系的粘度);去離子水適量(用于調節產品的固含量為25% 30%)。合成方法的具體步驟為
(I)聚醚二元醇脫水；具體為將分子量為3000的聚乙二醇加入燒瓶中，在110°C下抽真空到0. IMPa，處理2小時脫去水分。(2)加入二異氰酸酯、親水單體預聚；具體為將甲苯二異氰酸酯、N，N—二羥甲基丁酸和0. 038g 二月桂酸二丁基錫加入上述燒瓶中，開啟攪拌和冷凝回流器，在氮氣保護下升溫至70°C，保溫反應5小時。(3)加入交聯單體交聯；具體為在70°C下加入三羥甲基丙烷保溫反應2小時。(4)加入擴鏈劑擴鏈；具體為在70°C下加入一縮二乙二醇保溫反應2小時，根據反應體系粘度變大情況，適當加入丁酮降低粘度。(5)加入長鏈飽和脂肪醇接枝；具體為在70°C下加入十二醇保溫反應2小時，根據反應體系粘度變大情況，適當加入丁酮降低粘度。(6)加入中和劑中和；具體為降溫至40°C加入三乙胺，保溫反應I小時。(7)乳化；具體為降溫至室溫，加入適量去離子水高速攪拌乳化I小時，制得乳狀的產物。(8)除去并回收溶劑。在70°C下抽真空到0. IMPa，處理I小時，脫去并回收丁酮，得到防水透濕涂層膠的乳液。所得到的乳液即為產品。該產品是半透明淡黃色的乳液，測試其固含量為27%，pH為7. 5。取該乳液，用增稠劑增稠，整理到棉、滌綸和錦綸織物上，按照《GB/T 4744-1997紡織織物抗滲水性測定靜水壓試驗》和《GB/T 12704, 2-2009紡織品織物透濕性試驗方法第2部分蒸發法》測試其防水透濕性能如表2所示
表2.棉/滌綸/錦綸織物整理后的防水透濕性能_
織物種類I耐靜水壓(KPa) I透濕量(g/m2 24h)
棉織物 _ 2564260
滌綸織物》924030
錦淪織物|330丨3890—實施例3
采用本實施例合成方法的原料包括I.聚醚二元醇分子量為1000的聚丙二醇O. Imol。2. 二異氰酸酯1，6 一六次甲基二異氰酸酯O. 55mol。3.親水單體N, N 一二羥甲基丙酸O. 15mol。4.交聯單體三羥甲基丙烷O. Imol。5.擴鏈劑新戍二醇O. lmol。6.長鏈飽和脂肪醇十六醇O. lmol。7.中和劑三乙胺O. lmol。8.溶劑1 一甲基一 2 —吡咯烷酮適量(用于調節反應體系的粘度)；去離子水適量(用于調節產品的固含量為25% 30%)。合成方法的具體步驟為
(I)聚醚二元醇脫水；具體為將分子量為1000的聚丙二醇加入燒瓶中，在90°C下抽真空到O. IMPa，處理3小時脫去水分。(2)加入二異氰酸酯、親水單體預聚；具體為將1，6 —六次甲基二異氰酸酯、N, N 一二羥甲基丙酸和O. 020g 二月桂酸二丁基錫加入上述燒瓶中，開啟攪拌和冷凝回流器，在氮氣保護下升溫至80°C，保溫反應4小時。(3)加入交聯單體交聯；具體為在80°C下加入三羥甲基丙烷保溫反應I小時。(4)加入擴鏈劑擴鏈；具體為在80°C下加入新戊二醇保溫反應I小時，根據反應體系粘度變大情況，適當加入I 一甲基一 2 —吡咯烷酮降低粘度。(5)加入長鏈飽和脂肪醇接枝；具體為在80°C下加入十六醇保溫反應I小時，根據反應體系粘度變大情況，適當加入I 一甲基一 2 —吡咯烷酮降低粘度。(6)加入中和劑中和；具體為降溫至40°C加入三乙胺，保溫反應O. 5小時。(7)乳化；具體為降溫至室溫，加入一定量去離子水高速攪拌乳化I小時，制得乳狀的產物。(8)除去并回收溶劑。在70°C下抽真空到O. 09MPa，處理I小時，脫去并回收I 一甲基一 2 —吡咯烷酮，得到防水透濕涂層膠的乳液。所得到的乳液即為產品。該產品是半透明乳白色的乳液，測試其固含量為30%，pH為7. 2。取該乳液，用增稠劑增稠，整理到棉、滌綸和錦綸織物上，按照《GB/T 4744-1997紡織織物抗滲水性測定靜水壓試驗》和《GB/T 12704, 2-2009紡織品織物透濕性試驗方法第2部分蒸發法》測試其防水透濕性能如表3所示
權利要求
1.一種防水透濕涂層膠的制備方法，其特征在于 用于制備所述的防水透濕涂層膠的原料包括聚醚二元醇、二異氰酸酯、親水單體、交聯單體、擴鏈劑、中和劑、催化劑、長鏈飽和脂肪醇； 所述的聚醚二元醇包括分子量為1000 3000的聚乙二醇、聚丙二醇； 所述的二異氰酸酯包括異佛爾酮二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、2，6 —二異氰酸酯甲基己酸酯、1，6 —六次甲基二異氰酸酯； 所述的親水單體包括N，N 一二羥甲基丙酸、N，N 一二羥甲基丁酸； 所述的交聯單體為三羥甲基丙烷； 所述的擴鏈劑為1，4 一丁二醇、一縮二乙二醇、新戊二醇； 所述的中和劑為三乙胺； 所述的催化劑為二月桂酸二丁基錫； 所述的長鏈飽和脂肪醇包括十二醇、十四醇、十六醇和十八醇； 聚醚二元醇、二異氰酸酯、親水單體、交聯單體、擴鏈劑之間的物質的量之比為1:3. 0 5. 5:0. 5 1.5:0. 5 1.0:0. 5 1.0 ； 中和劑和親水單體的物質的量之比為I. 0 I. 2:1 ; 長鏈飽和脂肪醇和交聯單體的物質的量之比為1:1 ; 催化劑的用量為聚醚二元醇和二異氰酸酯總質量的0. 01% 0. 02% ； 制備所述的防水透濕涂層膠的步驟包括 (1)將聚醚二元醇加入反應容器中，在90 110°C下抽真空至0.09 0. IMPa，脫水處理2 3小時； (2)將二異氰酸酯、親水單體和催化劑加入到脫水后的聚醚二元醇中，開啟攪拌和冷凝回流裝置，在氮氣保護下升溫至70 85°C，保溫反應4 5小時； (3)在70 85°C下加入交聯單體保溫反應I 2小時； (4)在70 85°C下加入擴鏈劑保溫反應I 2小時，適當加入有機溶劑控制粘度； (5)在70 85°C下加入長鏈飽和脂肪醇，保溫反應I 2小時，適當加入有機溶劑控制粘度； (6)在40 50°C下加入中和劑，保溫反應0.5 I小時； (7)在室溫條件下適當加入去離子水控制固含量，經高速攪拌乳化處理0.5 I小時，制得乳狀的產物； (8)在60 70°C和真空度為0.09 0. IMpa的條件下，處理乳狀的產物0. 5 I小時，除去并回收溶劑，得到防水透濕涂層膠。
2.根據權利要求I所述的一種防水透濕涂層膠的制備方法，其特征在于聚醚二元醇單體、親水單體、交聯單體、擴鏈劑單體和長鏈飽和脂肪醇單體的羥基一 OH總物質的量與二異氰酸酯單體的異氰酸酯基一 NCO的物質的量之比為1:1。
3.根據權利要求I所述的一種防水透濕涂層膠的制備方法，其特征在于所述的聚乙二醇的分子量為1000、1500、2000、3000中的一種。
4.根據權利要求I所述的一種防水透濕涂層膠的制備方法，其特征在于所述的聚丙二醇的分子量為1000、1500、2000、3000中的一種。
5.根據權利要求I所述的一種防水透濕涂層膠的制備方法，其特征在于所述的有機溶劑為苯、甲苯、二甲苯、丙酮、丁酮、I 一甲基一 2 —吡咯烷酮、N，N —二甲基甲酰胺中的一種。
6.采用權利要求I的方法獲得的防水透濕涂層膠。
7.權利要求6所述的防水透濕涂層膠，用于棉、滌綸和錦綸紡織品的涂層整理中。
全文摘要
本發明公開了一種防水透濕涂層膠、制備方法及其應用。將聚醚二元醇脫水處理后，加入二異氰酸酯和親水單體預聚；再加入交聯單體交聯、擴鏈劑擴鏈，以長鏈飽和脂肪醇接枝，經中和劑中和后，進行乳化、除去溶劑，得到一種防水透濕涂層膠，用于棉、滌綸和錦綸織物涂層整理。本發明采用具有較強疏水性的長鏈飽和脂肪醇改性水性聚氨酯，能較大幅度地提高聚氨酯膜的防水性能；同時，采用聚醚二元醇為軟單體，在聚氨酯分子中與硬鏈段的微相分離程度高，能夠提高聚氨酯膜的透濕性能。本發明原料來源廣泛，價格便宜，對環境無危害，產品的性價比高；制備工藝簡單、易于控制，適合工業化生產。
文檔編號D06M101/06GK102633977SQ20121013633
公開日2012年8月15日 申請日期2012年5月4日 優先權日2012年5月4日
發明者周向東, 朱敏 申請人:蘇州大學