[发明专利]一种无毒阴离子水性聚氨酯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水性聚氨酯的制备方法，具体涉及一种无毒阴离子水 性聚氨酯的制备方法及由该方法获得的聚氨酯。

背景技术

水性聚氨酯以水为分散介质，与溶剂型聚氨酯相比，具有不燃、气味小， 节能，操作方便等优点，已广泛用作皮革涂饰剂、涂料和粘合剂等。

尽管与溶剂型聚氨酯相比，水性聚氨酯的产品性能如耐水性还有差 距。近年来，随着人们对健康、环保的要求日益提高以及国家有关法律 法规的颁布，对水性聚氨酯的制备研究有很多报道。

专利CN101003613A、CN1405196A、CN1930257A、CN1827690A、 CN1918251A、CN1510065A、CN1980964A等对水性聚氨酯的制备均有 报道。在这些专利及其他文献报道中，提到的水性聚氨酯制备方法大多 采用丙酮法，以二羟甲基丁酸(DMPA)为含亲水单体物质以引入亲水羧 基、以叔胺类物质为中和剂。由于DMPA在酮类、低聚物二元醇中的溶 解度较低，通常在将DMPA加入预聚体中时都是以N-甲基吡咯烷酮 (NMP)为助溶剂。N-甲基吡咯烷酮慢性作用可致中枢神经系统机能障 碍，引起呼吸器官、肾脏和血管系统的病变，而N-甲基吡咯烷酮沸点高、 最终不易脱除而滞留在材料中，从而带有一定得生物毒性。其次水性聚 氨酯通常以叔胺类物质如三乙胺为中和剂，而三乙胺有强烈氨臭，在水 中溶解度小，此类水性聚氨酯会散发出胺的臭味，在生产过程中对人和 环境会造成危害，同时使制品有一定毒性。第三，在以往专利中大多使 用HDI、IPDI脂肪族异氰酸脂或TDI等芳香族异氰酸酯为原料，一方面 HDI、IPDI和TDI等异氰酸脂蒸汽压高、易挥发，在生产过程中易对人 和环境造成危害，而且以芳香族异氰酸酯TDI或MDI为原料的聚氨酯材 料，在使用过程中可能分解产生致癌的芳香胺类物质。由此可见，虽然 常用的水性聚氨酯中的有机溶剂等对人体、环境有害物质大大减小了， 但生产、制品使用过程中，仍然会产生一定量对人体、环境有害的物质， 从而限制了在某些领域特别是医疗卫生、食品等领域的应用。

专利CN1995086A公开了一种水性无毒可降解聚氨酯弹性体的制备 方法，该方法以KOH、NaOH为中和剂、生产过程中不使用有机溶剂， 通过这些方法以消除毒性。但该发明为了避免使用助溶剂NMP而不使用 含亲水单体扩链剂，乳化时直接加水到预聚体中同时通过强力搅拌以实 现乳化分散，或者在使用了DMPA的条件下不使用助溶剂而直接用于预 聚体扩链，由于其醇溶性差，预聚体系呈现浑浊状，不利于扩链反应， 该发明的缺点是其制备的乳液粒径大、乳液不稳定而易沉淀、分层。

发明内容

针对以上技术缺陷，本发明提供一种无毒阴离子水性聚氨酯乳液的 制备方法。

本发明所述无毒阴离子水性聚氨酯的制备方法包括如下步骤：

a)将二环己基甲烷二异氰酸酯与脂肪族聚合二元醇混合，加入催化 剂并在60-90℃，优选70-90℃下反应1-3小时得到预聚体；

b)向预聚体中加入含亲水基团的DMBA，在70-90℃下继续反应2-4 小时；

c)降低温度到25-35℃，在FLUKE高速搅拌机进行搅拌同时加入含 中和剂的去离子水，中和剂浓度为0.1-0.3mol/l，至乳液固含量约25-45％， 乳化0.2-0.5小时；

d)在乳液中加入二胺类扩链剂，继续乳化、扩链0.5-2小时得到水 性聚氨酯；

或为

a)将二环己基甲烷二异氰酸酯与脂肪族聚合二元醇、含亲水基团的 DMBA混合，并加入催化剂在60-90℃下反应2-5小时得到预聚体；

b)降低温度到25-35℃，在FLUKE高速搅拌机进行搅拌同时加入含 中和剂的去离子水，中和剂浓度为0.1-0.3mol/l，至乳液固含量约25-45％， 乳化0.2-0.5小时；

c)在乳液中加入二胺类扩链剂，继续乳化、扩链0.5-2小时得到水 性聚氨酯；