[发明专利]一种阳离子水性聚氨酯/有机蒙脱土复合树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工产品技术领域，尤其涉及一种阳离子水性聚氨酯/有机蒙脱土复合树脂及其制备方法。

背景技术

聚氨酯是一类分子链中含有氨基甲酸酯基团的聚合物。聚氨酯是有含有活性氢原子的分子与含有异氰酸酯基团的分子反应而成的。含有羟基原子的低聚物分子有聚醚多元醇、聚酯多元醇等构成了聚氨酯大分子链中的软段，为大分子提供柔韧性和伸缩性。含有异氰酸酯基团的分子与小分子扩链剂(二元醇、二元胺)反应在聚氨酯大分子中形成硬段，为大分子提供强度。聚氨酯具有高强度、耐磨性、耐低温性、耐油性、耐化学品性能优异等特点，广泛应用于胶黏剂、橡胶、涂料、合成革、合成纤维、重防腐工程等领域，几乎渗透到了国民经济各个部门。

水性聚氨酯是将聚氨酯大分子溶解到或自分散到水中，形成均一稳定的分散体系。其制备方法经历了外乳化法到自乳化法的发展历程。所谓外乳化法是在乳化剂的作用下，将聚氨酯大分子分散到水中，形成聚氨酯树脂，该树脂颗粒较大，颗粒表面有小分子乳化剂的存在，影响成膜后聚氨酯制品的性能，但其耐水性与溶剂型聚氨酯差别不大。自乳化法是将含有亲水基团的小分子引入到聚氨酯大分子中，增强聚氨酯大分子的亲水性，在聚氨酯乳化过程中，经历了油包水、相转变、水包油的过程。能够得到均一稳定的水性聚氨酯树脂，但因大分子链上含有亲水基团，成膜后涂膜的耐水性不如溶剂型聚氨酯产品。如何在保证乳液均一稳定的前提下，提高制品的耐水性是当前研究的热点问题。

20世纪80年代末期，日本丰田研究中心的Okada等人在研究尼龙6/粘土复合材料时，使用阳离子表面活性剂烷基季铵盐对粘土进行了有机化处理，然后将有机化后的粘土与己内酰胺单体混合并引发聚合反应。通过这种方法，他们得到了粘土以纳米级尺寸分散在尼龙6基体中的纳米复合材料。通过小角X射线衍射等手段对这种材料的结构进行分析，确认了它的结构是尼龙6的大分子链插入了粘土的片层之间，使得粘土的片层间距显著增大，每一个单独的片层得以均匀地分散在尼龙6的基体之中。这种体系是典型的插层结构，Okada等人也将他们使用的技术称为插层聚合技术(IntercalativePolymerization)。由于这种材料真正实现了无机相在有机基体中的纳米级均匀分散、有机与无机相界面强的结合，因而与传统的聚合物/无机填料复合材料相比，具有它们无法比拟的优点。正是基于它们的优异特性，在Okada等人首先合成了聚酰胺6/层状硅酸盐纳米复合材料后，此类聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料受到了极大的关注。国内外对PLS纳米复合材料的研究异常活跃，日本丰田研究发展中心、美国Cornell大学、Michigan州立大学和中国科学院化学研究所等单位对这种新型的复合材料进行了大量的研究工作，先后制备出聚酰胺、聚酯、聚烯烃/粘土等PLS纳米复合材料，得到了性能优良的聚合物基纳米复合材料，其中有些材料已经由实验室走向工业生产并得到了应用。

随着世界各国环保法对挥发性有机化合物(VOC)含量的限制以及人们环保意识的增强，世界各国的科研人员致力于开发高性能水基聚氨酯产品来替代溶剂型聚氨酯产品，以保护日益恶化的生存环境。但现在还没有出现具有耐水性和耐溶剂性作用均良好的环保型树脂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的不足，提供一种利用蒙脱土作为聚氨酯基体材料的增强体，改善水性聚氨酯树脂的机械性能、耐水性、耐溶剂性的一种阳离子水性聚氨酯/蒙脱土复合树脂。

本发明所要解决的另一技术问题是针对现有技术存在的不足提供一种阳离子水性聚氨酯/蒙脱土复合树脂的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种阳离子水性聚氨酯/有机蒙脱土复合树脂，由以下重量配比的各组份混合而成：

阳离子水性聚氨酯/蒙脱土预聚物        25-40份

水                                   60-75份。

所述阳离子水性聚氨酯/蒙脱土预聚物是由活性有机蒙脱土、含有异氰酸酯基团的化合物和含有羟基的化合物制备而成的。

所述的含有异氰酸酯基团的化合物包括芳香族、脂肪族或脂环族的二异氰酸酯化合物。

所述的含有羟基的化合物包括大分子端羟基聚合物、大分子含羟基天然产物和小分子端羟基化合物。

所述的大分子端羟基聚合物为聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚缩醛二元醇、聚酯聚酰胺二元醇、聚硫醚二元醇或聚酰胺二元醇。

所述的小分子端羟基化合物是小分子二元醇、小分子二元胺或阳离子源化合物。