[发明专利]一种环保型水性聚氨酯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环保型水性聚氨酯及其制备方法，属化工领域。

背景技术       

聚氨酯具有良好的耐低温、耐磨性以及柔韧性，它的粘结强度大，且具有良好的阻尼性能，应用特别广泛，传统的聚氨酯一般为溶剂型，其挥发性有机化合物排放大，对环境污染较为严重。随着对环保的关注以及对聚氨酯材料性能要求的提高，水性聚氨酯越来越受到重视，成为研究与开发的热点。

以2,6甲苯二异氰酸酯(TDI)及聚乙二醇(PEG3000)为原料制备水性聚氨酯的常规工艺中，需要加入大量的溶剂才能使溶液分散均匀。所用溶剂大都是有毒有机物，挥发性较强，制备过程中及制成成品后均对人体健康有一定的影响，而且使用有机溶剂的成本较高。因此本专利发明了一种水性聚氨酯及其制备方法，降低了有机溶剂的用量，是一种环保型水性聚氨酯。

发明内容

本发明的目的是提供一种以2,6甲苯二异氰酸酯(TDI)及聚乙二醇(PEG3000)为原料的环保型水性聚氨酯及其制备方法。

为实现以上目的，本发明的环保型水性聚氨酯，其预聚体的原料为2,6甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚乙二醇(PEG3000)、1,4-丁二醇(BDO)、二羟甲基丙酸(DMPA)，其中TDI与PEG3000、DMPA、BDO的摩尔比为1.3:1-1.4:1，BDO占预聚体总质量的2%-3%，DMPA占预聚体总质量的5%-6%。其中加入小分子扩链剂BOD可大大降低PEG3000的用量，节省了原料，降低了成本。

该水性聚氨酯的制造方法为：

原料的预处理：经实验发现，用未经过脱水处理的原料进行反应，会使得反应后期的粘度增大，得到的乳液稳定性差，所以制备水性聚氨酯乳液的原料在前期都要进行脱水处理，即将TDI、PEG3000及N-甲基吡咯烷酮进行脱水处理。

水性聚氨酯乳液的制备：容器中加入聚乙二醇(PEG3000)、二羟甲基丙酸(DMPA)，升温至75℃，加入2,6甲苯二异氰酸酯(TDI)及适量二月桂酸二丁基锡催化剂，反应120min。在反应过程中，加入N-甲基吡咯烷酮以降低粘度。反应后加入小分子扩链剂1,4-丁二醇(BDO)，反应90min。降温至40℃，加入三乙胺中和成盐，反应3-5min。加水乳化60min，得到水性聚氨酯乳液。

如上所述，加入N-甲基吡咯烷酮的量为预聚体总质量的10%-15%，加入水的量为预聚体总质量的2-2.5倍，加入三乙胺的物质的量与DMPA的物质的量相同。

本发明产生的有益效果为，在制备过程中，预聚体反应完成后，加入三乙胺，溶液中的-COOH与三乙胺中的-NH₃反应生成铵盐，使得预聚体能顺利在水中乳化，这样就省去了用有机溶剂溶解预聚体的过程，减少了有机溶剂的使用。另外，本专利为降低黏度选用的溶剂为N-甲基吡咯烷酮，该有机物毒性小，使用较少的量即可对本体系有较好的溶解效果，因此，再一次减少了有机溶剂的使用量，降低了成本，而且降低了对人体的危害，形成一种环保型水性聚氨酯。

实施例

实施例1：

    一种环保型水性聚氨酯，预聚体的原料中TDI与PEG3000、DMPA、BDO的摩尔比为1.3:1，BDO占预聚体总质量的2%，DMPA占预聚体总质量的5%。 

其制备方法为，首先将TDI、PEG3000及N-甲基吡咯烷酮进行脱水处理。在容器中加入PEG3000、DMPA，升温至75℃，加入TDI及适量二月桂酸二丁基锡催化剂，反应120min。在反应过程中，加入预聚体总质量15%的N-甲基吡咯烷酮以降低粘度。反应后加入小分子扩链剂BDO，反应90min。降温至40℃，加入三乙胺中和成盐，其中三乙胺的物质的量与DMPA的物质的量相同，反应3-5min。加入预聚体总质量2倍的水进行乳化60min，得到水性聚氨酯乳液。

所得乳液呈半透明带蓝光，稳定性好，固含量为30.9%，吸水率为26%，拉伸强度为19.32MPa，断裂伸长率为448%。

实施例2：

一种环保型水性聚氨酯，预聚体的原料中TDI与PEG3000、DMPA、BDO的摩尔比为1.35:1，BDO占预聚体总质量的2%，DMPA占预聚体总质量的5%。