一種耐黃變的水性聚氨酯乳液及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種水性聚氨酯乳液，特別是涉及一種耐黃變的水性聚氨酯乳液及其 制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 水性聚氨酯乳液是一類新材料，可以用于粘合劑、涂料、皮革涂飾劑、油漆、油墨等 領(lǐng)域，由于采用水代替有機溶劑作為分散介質(zhì)，所以VOC含量低，氣味小，不污染環(huán)境，屬于 環(huán)境友好類材料，因此受到了廣泛的關(guān)注，正逐步取代傳統(tǒng)溶劑型聚氨酯乳液材料。
[0003] 聚氨酯的原料主要有兩種一一異氰酸酯和多元醇，傳統(tǒng)的異氰酸酯為芳香族異氰 酸酯，以其為原料制備的水性聚氨酯強度高，但是存在易黃變的缺點，近年脂肪族異氰酸酯 為原料制備的水性聚氨酯乳液由于耐黃變而受到重視。在多元醇方面，由于聚酯多元醇容 易發(fā)生水解，因此水性聚氨酯基本是以線性的聚醚型多元醇為主，聚醚型水性聚氨酯的低 溫柔順性好，耐水解，但是該聚氨酯在成膜后的膜的強度低、耐刮擦性差、粘結(jié)力差，應(yīng)用場 所受限。采用聚四氫呋喃、聚碳酸亞己酯二醇可以得到粘結(jié)強度高、耐磨性及耐刮擦性能優(yōu) 良的水性聚氨酯，但產(chǎn)品成本高，不利于工業(yè)化的大規(guī)模生產(chǎn)，限制了使用和推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種耐黃變的水性聚氨酯乳液，以脂肪族異氰酸 酯、分子側(cè)鏈含有雙鍵的聚碳酸亞丙酯多元醇為原料而制得，具有不黃變，硬度、強度較高 且耐溶劑性能較好的優(yōu)點。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0006] -種耐黃變的水性聚氨酯乳液，按重量份計，由以下組份制成:側(cè)鏈含有不飽和雙 鍵的聚碳酸亞丙酯多元醇100份，親水?dāng)U鏈劑4-30份，阻聚劑0.1-10份，脂肪族二異氰酸酯 10-150份，催化劑0.01-1份，丙酮10-100份，去離子水100-300份，擴鏈交聯(lián)劑0.5-10份。
[0007] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述側(cè)鏈含有不飽和雙鍵的聚碳酸亞丙酯多元醇是以二氧化碳為 起始原料，在引發(fā)劑、催化劑作用下與環(huán)氧丙烷、烯丙基縮水甘油醚共聚合成的；所述側(cè)鏈 含有不飽和雙鍵的聚碳酸亞丙酯多元醇的分子量為1000-8000,羥基官能度為2-6,分子內(nèi) 碳酸酯基團(tuán)的摩爾分率為〇. 25-0.45，每個分子內(nèi)雙鍵為1-5個。更優(yōu)選地，所述側(cè)鏈含有不 飽和雙鍵的聚碳酸亞丙酯多元醇的分子量1500-4000,羥基官能度為2-3,分子內(nèi)碳酸酯基 團(tuán)的摩爾分率為〇. 3-0.40，每個分子內(nèi)雙鍵為2-4個。
[0008] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述親水?dāng)U鏈劑為N，N-二羥乙基單馬來酰胺酸、二羥甲基丙酸、二 羥甲基丁酸、N，N-(2-羥乙基)-2-氨基乙磺酸、N-(2-氨基乙基)-2-氨基丙磺酸中的一種或 幾種的混合物，所述親水?dāng)U鏈劑的重量份為6-15份。
[0009] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述阻聚劑為2,6_二叔丁基對甲酚、1，4_苯醌、1，4_苯二酚中的一 種或幾種的混合物，所述阻聚劑的重量份為1-5份。
[0010] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述脂肪族二異氰酸酯為異氟爾酮二異氰酸酯IPDI、六次甲級二 異氰酸酯HDI、氫化二苯基甲烷二異氰酸酯HMDI中的一種或幾種的混合物，所述脂肪族二異 氰酸酯的重量份為30-70份。
[0011] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述催化劑為辛酸亞錫、二月桂酸二正丁基錫、醋酸錫中的一種或 幾種的混合物，所述催化劑的重量份為0.05-0.5份。
[0012] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述擴鏈交聯(lián)劑為2-6官能度的小分子多元胺，所述2-6官能度的 小分子多元胺為乙二胺、二乙烯三胺中的一種或兩種的混合物，所述擴鏈交聯(lián)劑的重量份 為0.5-5份。
[0013] 本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問題是提供上述耐黃變的水性聚氨酯乳液的制備方法。
[0014] 為解決上述技術(shù)問題，技術(shù)方案是：
[0015]按配方量稱取各組分，將側(cè)鏈含有不飽和雙鍵的聚碳酸亞丙酯多元醇脫水，加入 親水?dāng)U鏈劑、阻聚劑、脂肪族二異氰酸酯、催化劑，在60_100°C下反應(yīng)1-10小時，降溫到-30-40°C，加入中和劑中和至反應(yīng)體系的ph值為7，加入丙酮降粘，加入去離子水，3000-10000 轉(zhuǎn)/分鐘下高速乳化15-60分鐘，加入擴鏈交聯(lián)劑繼續(xù)反應(yīng)0.5-8小時，升溫至40-80°C，減壓 脫除丙酮，得到耐黃變的水性聚氨酯乳液。
[0016] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述中和劑為三乙胺、三丙胺、三丁胺、氫氧化鈉、氨水中的一種或 幾種的混合物。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0018] 本發(fā)明采用脂肪族二異氰酸酯代替易發(fā)生黃變的芳香族異氰酸酯，制備出的聚氨 酯乳液不黃變;現(xiàn)有的耐黃變的聚氨酯乳液大多使用聚醚和脂肪族異氰酸酯制備，強度較 低，采用聚碳酸酯多元醇代替聚醚多元醇雖然能夠提高強度，但是產(chǎn)品仍然為線性，所以強 度的提高比較有限，而且耐溶劑性能較差，而本發(fā)明采用的多元醇為側(cè)鏈含有不飽和雙鍵 的聚碳酸亞丙酯多元醇，得到的水性聚氨酯的側(cè)鏈含有不飽和雙鍵，分子內(nèi)的側(cè)鏈雙鍵或 分子間的側(cè)鏈雙鍵可發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，因此可以通過進(jìn)一步擴鏈、交聯(lián)，制備出交聯(lián)型的水性 聚氨酯乳液，強度、硬度及耐溶劑性能方面均得到了較大的提高。
【具體實施方式】
[0019] 下面將結(jié)合具體實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實施例以及說明 用來解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。
[0020] 實施例1
[0021 ]將100重量份側(cè)鏈含有不飽和雙鍵、分子量3000、羥基官能度為2、分子內(nèi)碳酸酯基 團(tuán)摩爾分率為0.25、分子內(nèi)平均雙鍵含量為1的聚碳酸亞丙酯多元醇脫水后，加入5重量份 親水?dāng)U鏈劑二羥甲基丙酸，1重量份阻聚劑1，4-苯醌，26.3重量份IPDI，0.05重量份辛酸亞 錫，在80°C下反應(yīng)4小時，降溫至40°C，加入三乙胺中和至反應(yīng)體系的ph值為7,加入10重量 份丙酮降低粘度，加入去離子水300重量份，3000轉(zhuǎn)/分鐘下高速乳化60分鐘，加入0.5重量 份乙二胺繼續(xù)反應(yīng)2小時，升溫至80°C，減壓脫除丙酮，得到固含量為31%的水性聚氨酯乳 液。
[0022] 實施例2
[0023]將100重量份側(cè)鏈含有不飽和雙鍵、分子量3000、羥基官能度為2、分子內(nèi)碳酸酯基 團(tuán)摩爾分率為0.3、分子內(nèi)平均雙鍵含量為2的聚碳酸亞丙酯多元醇脫水后，加入5重量份親 水?dāng)U鏈劑二羥甲基丁酸，0.5重量份阻聚劑2，6-二叔丁基對甲酚，20重量份IPDI，0.5重量份 二月桂酸二正丁基錫，在80°C下反應(yīng)10小時，降溫至30°C，加入氫氧化鈉中和至反應(yīng)體系的 Ph值為7，加入40重量份丙酮降低粘度，加入去離子水250重量份，10000轉(zhuǎn)/分鐘下高速乳化 15分鐘，加入0.5重量份乙二胺繼續(xù)反應(yīng)2小時，升溫至70°C，減壓脫除丙酮，得到固含量為 34%的水性聚氨酯乳液。
[0024] 實施例3
[0025]將100重量份側(cè)鏈含有不飽和雙鍵、分子量3000、羥基官能度為2、分子內(nèi)碳酸酯基 團(tuán)摩爾分率為0.35、分子內(nèi)平均雙鍵含量為2.5的聚碳酸亞丙酯多元醇脫水后，加入10重量 份親水?dāng)U鏈劑二羥甲基丙酸，2重量份阻聚劑2,6_二叔丁基對甲酚，44.7重量份HDI，0.3重 量份二月桂酸二正丁基錫，在80°C下反應(yīng)4小時，降溫至40°C，加入三乙胺中和至反應(yīng)體系 的Ph值為7,加入10重量份丙酮降低粘度，加入去離子水300重量份，6000轉(zhuǎn)/分鐘下高速乳 化35分鐘，加入2重量份乙二胺繼續(xù)反應(yīng)2小時，升溫至80°C，減壓脫除丙酮，得到固含量為 35.4%的水性聚氨酯乳液。
[0026] 實施例4
[0027]將100重量份側(cè)鏈含有不飽和雙鍵、分子量3000、羥基官能度為2、分子內(nèi)碳酸酯基 團(tuán)摩爾分率為0.35、分子內(nèi)平均雙鍵含量為5的聚碳酸亞丙酯多元醇脫水后，加入8重量份 親水?dāng)U鏈劑二羥甲基丙酸，5重量份阻聚劑2，6-二叔丁基對甲酚，62.3重量份氫化二苯基甲 烷二異氰酸酯，0.1重量份醋酸錫，在80°C下反應(yīng)4小時，降溫至40°C，加入三乙胺中和至反 應(yīng)體系的Ph值為7,加入10重量份丙酮降低粘度，加入去離子水300重量份，7000轉(zhuǎn)/分鐘下 高速乳化30分鐘，加入2重量份乙二胺繼續(xù)反應(yīng)2小時，升溫至80°C，減壓脫除丙酮，得到固 含量為37.3%的水性聚氨酯乳液。
[0028] 實施例5
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