[发明专利]松香基水性聚氨酯的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水性聚氨酯的制备方法，尤其涉及一种松香基水性聚氨酯的制备被方法。

背景技术

聚氨酯的特征是在高分子的主链上含有重复的氨基甲酸酯键结构单元—NHCOO—，通常由二元或多元异氰酸酯与聚醚多元醇或聚酯多元醇通过逐步聚合反应聚合而成。除了生成氨基甲酸酯基团外，还生成脲、缩二脲等基团，所以聚氨酯材料的粘接强度、韧性、耐磨性、耐化学品性及耐久性等都十分优异。水性聚氨酯是聚氨酯溶解或分散于水中形成的二元胶态体系，它较完整的保留了溶剂型聚氨酯的特点，同时由于它的连续相为水，对环境无污染，安全，易保管和贮存，使用方便。所以水性聚氨酯的研制和生产越来越受到世界各国的重视。

水性聚氨酯也存在一些缺点。聚氨酯本身没有亲水性，要把它分散在水中，就要在其分子链上引入亲水链接或侧挂的离子基团，而这也引起水性聚氨酯的耐水性差：制备水性聚氨酯的原料异氰酸酯、聚合物多元醇、扩链剂大多为二官能度物质，所以水性聚氨酯的分子链以线性为主，这就使得水性聚氨酯的耐热性能不够。

专利CN1611522采用含氟丙烯酸酯和丙烯酸酯硅烷偶联剂改性水性聚氨酯，获得了很好的防水性和耐溶剂性能，但制备成本太高，经济实用性不强。专利CN1144827C采用植物油改性聚酯多元醇制备水性聚氨酯分散体，获得了较好的耐水性和耐醇性，但是植物油改性的水性聚氨酯涂层柔软、硬度低、发黄和染色效果差。专利CN 101265318A采用含有环状结构的聚合物多元醇能较好地提高水性聚氨酯分散体耐水性、耐醇性、耐热性和硬度等综合性能，但耐热性提高有限。

发明内容

为了解决现有技术存在的水性聚氨酯光泽度低、硬度小、耐热、耐水性差的缺点，本发明提供了一种松香基水性聚氨酯的制备方法，制备的水性聚氨酯具有光泽度高、硬度大、耐热耐水性能好的特点。

本发明的技术方案为：一种松香基水性聚氨酯的制备方法，步骤为：

第一步，制备松香基聚酯多元醇：将改性松香多元酸单独或与碳原子数为3～6的二元酸任意比复配后与小分子多元醇，醇酸比为1：1.1-1：1.6，在150-270℃条件下经过脱水缩合反应制得的数均分子量为500-3000的松香基聚酯多元醇；

第二步，制备松香基水性聚氨酯：将第一步得到的松香基聚酯多元醇单独或与聚醚多元醇或聚酯多元醇任意比复配，在100～120℃下真空脱水2-3小时，冷却后加入二异氰酸酯和催化剂于60～90℃反应1～3小时，然后加入亲水单体于60～90℃反应1～2小时，接着加入有机溶剂和小分子扩链剂于0～70℃反应3～6小时，冷去后加入成盐剂，剧烈搅拌下分散在水中，最后真空脱溶剂制得松香基水性聚氨酯。其中合成过程总物料的异氰酸酯指数R_(NCO/OH)为1.1-1.5；亲水扩链剂的用量为物料总质量的3％-5％；成盐剂的用量根据亲水扩链剂过量的用量来确定，保持中和度在70％-100％；溶剂根据反应体系的粘度物料按总质量的10-40％加入，催化剂的用量为物料总质量的0.05％-0.2％。

其中改性松香多元酸为丙烯海松酸、马来海松酸、富马海松酸中的一种或几种的任意比混合物。所述的碳原子数为3～6的二元酸为丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸中的一种或几种的任意比混合物。小分子多元醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇、新戊二醇、二甘醇、三甘醇、聚乙二醇中的一种或几种的任意比混合物。

本发明所用的二异氰酸酯是甲苯二异氰酸酯TDI、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI、己二异氰酸酯HDI、二苯甲烷二异氰酸酯MDI、苯二亚甲基二异氰酸酯XDI、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯TMXDI、二环基甲烷二异氰酸酯HMDI、三甲基己二异氰酸酯TMDI、六氢甲苯二异氰酸酯HTDI中任选一种或几种任意比的混合物。

本发明所用的聚醚多元醇是数均分子量为1000～3000的聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃二醇、四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇等的一种或几种任意比的混合物。

本发明所用的常规聚酯多元醇是数均分子量为1000～3000的聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸一缩二乙二醇酯、聚己二酸-1，4-丁二醇酯、聚己二酸新戊二醇酯中的一种或几种任意比的混合物。本发明所用的催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、四甲基丁二胺、三亚乙基二胺、三乙烯二胺中的一种或几种任意比的混合物。

本发明所用的亲水单体是二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、二羟基半酯、乙二氨基磺酸钠，甲基二乙醇胺中的任意一种。