[发明专利]一种水性聚氨酯树脂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于聚氨酯合成材料技术领域，具体涉及一种水性聚氨酯树脂及其制备方法和应用。

背景技术

目前，溶剂型聚氨酯树脂作为传统超纤合成革制品的基本原料，其生产过程大多采用二甲基甲酸胺(DMF)等作为溶剂。在溶剂型的湿法生产中95%的溶剂被回收利用，但仍有部分无法回收，这不仅造成了有机溶剂和能源的大量浪费，还势必会严重影响生态环境。欧共体最新生态标准也将有毒有害的溶剂可使用范围有了新的界定，同时我国环保部门对皮革行业的污水排放规定DMF含量在2 mg /L以下。

水性聚氨酯树脂以水为分散介质，具有不燃、无毒、安全、环保等优点，水性聚氨酯树脂的开发应用成为国内外研究的热点，几乎所有的大的化学公司、中小型的化学公司和大学的研究中心都投入了大量的人力和物力进行了水性聚氨酯树脂的研究和开发。同时由于其环保特性，在生产和使用过程中不危害操作人员和消费者的身体健康，在很多方面已经取代溶剂型聚氨酯材料。然而由于其引入大量的亲水基团，导致了其耐水性、弹性性能下降；以线型分子为主而引起耐热性不够，限制了其在某些较高场合的使用。

目前用于超纤合成革的水性聚氨酯树脂，以及相应的制革工艺鲜见公开报道。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种水性聚氨酯树脂，使其具有较好的力学性能、较高的弹性性能等特点，能够满足超纤合成革的制备需求。本发明的另一目的是提供一种制备上述水性聚氨酯树脂的方法。本发明还有一目的是提供水性聚氨酯树脂在水性超纤合成革含浸的制革工艺中的应用。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种水性聚氨酯树脂，制备原料除水以外包括以下重量百分比的各组分：10%-50%的一种或多种脂肪族或芳香族异氰酸酯化合物；40%-80%的至少一种多羟基化合物，其分子量为400-5000；0.5%-20%的至少一种离子亲水化合物；0.5%-10%的至少一种含有羟基或氨基的低分子量化合物，其分子量为40-500；0%-10%的助剂和添加剂，水性聚氨酯树脂中水的重量含量为40%-75%。

所述的多种脂肪族或芳香族异氰酸酯化合物由重量百分比为0%-90%脂肪族二异氰酸酯化合物、10%-100%芳香族二异氰酸酯化合物和0%-20%多异氰酸酯化合物组成。脂肪族二异氰酸酯化合物包括1,6-己二异氰酸酯，苯二亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯等。芳香族二异氰酸酯化合物包括4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯等。多异氰酸酯化合物组成包括多亚甲基多苯基多异氰酸酯和HDI三聚体等。

所述的多羟基化合物由重量百分比为20%-80%聚酯多元醇、10%-60%聚醚多元醇和5%-20%聚酯聚醚共聚多元醇组成。聚酯多元醇包括聚己二酸乙二醇己二醇酯二醇、聚己二酸新戊二醇己二醇酯二醇和聚己二酸新戊二醇丁二醇酯二醇等。聚醚多元醇包括聚四氢呋喃二元醇和聚氧化丙烯三醇等。聚酯聚醚共聚多元醇是基于己二醇、丁二醇、新戊二醇、己二酸和聚四氢呋喃二元醇合成的聚酯聚醚共聚多元醇，分子量为800～4000，包括聚己二酸丁二醇己二醇酯四氢呋喃二醇，以及聚己二酸新戊二醇己二醇酯四氢呋喃二醇等。

所述的亲水化合物是指带有-COOY、SO₃Y、-PO(OY)₂、-NR₂或-NR₃⁺基团的化合物；其中，Y是H、NH₄⁺或金属阳离子，R是H、烷基或芳基。典型的亲水化合物包括二氨基磺酸盐、二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、羟基新戊酸、2-(2-氨基乙基氨基)乙磺酸、以及N-甲基二乙醇胺和环己基氨基丙磺酸等。

所述的低分子量化合物包括三元醇和三元胺等。典型的低分子量化合物包括三甘醇、三羟甲基丙烷，二乙烯三胺、乙二醇、丙二醇和丁二醇等。

所述的助剂和添加剂可以为行业内常用的助剂和添加剂，包括中和剂、消泡剂和增稠剂。中和剂为氢氧化钠、氢氧化钾、二甲基乙醇胺、硫酸二甲酯或盐酸；消泡剂为聚醚改性有机硅类化合物，典型的聚醚改性有机硅类化合物有BYK-020(商用名)；增稠剂为缔合型水性聚氨酯或碱溶胀型聚丙烯酸乳液，典型的缔合型水性聚氨酯有UH-420(商用名)，典型的碱溶胀型聚丙烯酸乳液有ASE-60 (商用名)。

制备本发明的水性聚氨酯，可使用已知的方法。也可以使用以下方法：