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單體，聚酯的數均分子量為4500～5000；二異氰酸酯為具有對稱結構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，模量指數為1～10，回彈性能滿足：1cm寬的試樣，拉伸6?10倍，釋放后1s內急速回彈恢復至原樣。
【專利說明】
一種低模量高回彈性能的水性聚氨酯
技術領域
[0001]本發明涉及水性聚氨酯涂層技術領域，具體涉及一種低模量、高回彈性能的水性聚氨酯。
【背景技術】
[0002]聚氨酯樹脂的水性化已逐步取代溶劑型，成為聚氨酯工業發展的重要方向。水性聚氨酯是以水代替有機溶劑作為分散介質的新型聚氨酯體系，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、機械性能優良、相容性好、易于改性等優點。
[0003]水性聚氨酯可廣泛應用于涂料、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]水性聚氨酯整個合成過程可分為兩個階段。第一階段為預逐步聚合，即由低聚物二醇、擴鏈劑、水性單體、二異氰酸酯通過溶液逐步聚合生成相對分子質量為1000量級的水性聚氨酯預聚體;第二階段為中和后預聚體在水中的分散。
【發明內容】
[0005]本發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用于水性PU革領技術領域，使PU革具有更加柔軟的手感和高的拉伸回彈能力。
[0006]本發明解決上述問題所采用的技術方案為: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單體，聚酯的數均分子量為4500?5000; 二異氰酸酯為具有對稱結構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)于反應釜內加入聚酯和聚醚，溫度設置為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小時及以上，反應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；同時加入親水擴鏈劑，該親水擴鏈劑包括二羥甲基丙酸和分子量500以內的小分子量二醇，優選丁二醇、二甘醇、十二醇，二羥甲基丙酸占體系內總反應原料的質量百分比為3?10%;溫度升至60?70°C，保溫反應4小時及以上； 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，加入胺類擴鏈劑封閉異氰酸根，胺類擴鏈劑優選二乙烯三胺，常溫條件下反應1min及以上，胺類擴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]與現有技術相比，本發明的優點在于:通過進一步設計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，優選具有對稱結構的脂肪族二異氰酸酯能夠進一步增加回彈性，提高回彈速度。在乳化過程中，為了降低產品的黏度，通過加入胺類擴鏈劑，封閉異氰酸根避免其進一步連接羥基，最終控制體系B值1.1?1.3，讓產品同時具有低模量和高回彈特性，產品模量指數I?10，低于現有市場上的10?15，本發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內急速回彈恢復原樣。
【具體實施方式】
[0011]以下結合實施例對本發明作進一步詳細描述。
[0012]實施例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單體，聚酯的數均分子量為4500?5000; 二異氰酸酯為具有對稱結構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)于反應釜內加入聚酯和聚醚，溫度設置為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，反應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；同時加入親水擴鏈劑，該親水擴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總反應原料的質量百分比為3?10%;溫度升至60?70 °C，保溫反應4小時；
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，加入胺類擴鏈劑封閉異氰酸根，胺類擴鏈劑為二乙烯三胺，常溫條件下反應1min及以上，胺類擴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單體，聚酯的數均分子量為4500?5000; 二異氰酸酯為具有對稱結構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)于反應釜內加入聚酯和聚醚，溫度設置為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，反應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；同時加入親水擴鏈劑，該親水擴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總反應原料的質量百分比為3?10%;溫度升至60?70 °C，保溫反應4小時；
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，加入胺類擴鏈劑封閉異氰酸根，胺類擴鏈劑為二乙烯三胺，常溫條件下反應15min，胺類擴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單體，聚酯的數均分子量為4500?5000; 二異氰酸酯為具有對稱結構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)于反應釜內加入聚酯和聚醚，溫度設置為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，反應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；同時加入親水擴鏈劑，該親水擴鏈劑由二羥甲基丙酸和二甘醇構成，二羥甲基丙酸占體系內總反應原料的質量百分比為3?10%;溫度升至60?70 °C，保溫反應6小時；
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，加入胺類擴鏈劑封閉異氰酸根，胺類擴鏈劑為二乙烯三胺，常溫條件下反應20min，胺類擴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，模量指數為I?10，回彈性能滿足:1cm寬的試樣，拉伸6-10倍，釋放后Is內急速回彈恢復至原樣。
【主權項】
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單體，聚酯的數均分子量為4500?5000; 二異氰酸酯為具有對稱結構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.根據權利要求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.根據權利要求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)于反應釜內加入聚酯和聚醚，溫度設置為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小時及以上，反應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；同時加入親水擴鏈劑，該親水擴鏈劑包括二羥甲基丙酸和分子量500以內的小分子量二醇，二羥甲基丙酸占體系內總反應原料的質量百分比為3?10%;溫度升至60?70°C，保溫反應4小時及以上； 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，加入胺類擴鏈劑封閉異氰酸根，常溫條件下反應1min及以上，胺類擴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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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
【發明人】華明揚, 華伽杰, 蔡愛文, 項高朋, 沈群
【申請人】江陰市諾科科技有限公司