[发明专利]磺酸型聚酯多元醇、磺酸型水性聚氨酯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工涂料和胶粘剂领域，尤其涉及一种磺酸型聚酯多元醇、磺酸型水性聚氨酯及其制备方法。

背景技术

水性聚氨酯因其具有优良的耐侯性、耐磨性、耐低温性、挥发性有机化合物（VOC）含量低以及无有机溶剂等优点可广泛应用于涂料和胶黏剂等领域，是材料工业中的一个重要组成部分。固含量是衡量水性聚氨酯的一个重要指标，固含量的高低对生产效率、运输成本、使用性能等指标均有重要影响。传统水性聚氨酯的固含量只有35%左右，成本高，需要消耗大量的能量和时间干燥。在许多应用领域需要高固含量的水性聚氨酯乳液，高固体分的水性聚氨酯可以提高设备利用率，降低运输和储存成本，降低施工次数，提高漆膜的丰满度等优点。

聚酯多元醇是合成水性聚氨酯的重要原料，利用水性聚酯多元醇制备水性聚氨酯是国内外研究的新方向。目前，水性聚氨酯主要是利用端羟基聚酯多元醇引入自乳化官能团，经胺中和后在水中分散为羧酸型水性聚氨酯。但由于传统的羧酸型水性聚氨酯呈弱酸性，亲水能力较差，因此难以制得高固含量，高性能水性聚氨酯。并且胺类中和剂有很强的毒副作用，不利于环保和工作人员的健康。而磺酸型水性聚氨酯属于强酸强碱性盐，其亲水能力强，适用于制备高固含量的水性聚氨酯。另外磺酸盐型水性聚氨酯在制备过程中无需胺中和，施工中无需有机溶剂稀释，符合环保要求。目前很多科研单位及厂家利用氨基磺酸钠（A95）也可以将水性聚氨酯的固含做到50%以上，但是，采用A95在合成水性聚氨酯的过程中要加入大量的有机溶剂才有利于预聚物的分散，对分散设备的要求比较严格，批次稳定性也差。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种磺酸型聚酯多元醇、磺酸型水性聚氨酯及其制备方法，利用自制的磺酸型聚酯多元醇为原料制备了高固含水性聚氨酯，旨在解决现有的羧酸型水性聚氨酯和A95型水性聚氨酯制备过程中所存在的问题。

本发明的技术方案如下：

一种磺酸型聚酯多元醇，其中，其分子结构式如下：

；

其中，m、n为正整数，R₁=（CH₂）x，R₂=，，或（CH₂）y，x=2、3、4、5或6，y=3、4或5。

所述的磺酸型聚酯多元醇，其中按照重量份数计，其原料配方组成为：

间苯二甲酸-5-磺酸钠28～52，二元醇110～180份，溶剂40～80份，二元酸100～190份，催化剂0.05～0.15份，抗氧剂0.01～0.05份。

所述的磺酸型聚酯多元醇，其中，所述二元醇为乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇或他们的混合物；所述二元酸为丁二酸、戊二酸、己二酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、苯酐或他们的混合物；所述催化剂为单丁基氧化锡、二丁基氧化锡、二丁基二月桂酸锡、二丁基二乙酸锡、钛酸四异丙酯或钛酸四丁酯；所述溶剂为二乙二醇单丁醚、乙二醇单丁醚或二甲苯；所述抗氧剂为次磷酸、磷酸三苯酯或四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊醇酯。

一种磺酸型水性聚氨酯，其中，所述磺酸型水性聚氨酯原料配方组成包括如上所述的磺酸型聚酯多元醇；所述磺酸型水性聚氨酯的分子结构式如下:

。

所述的磺酸型水性聚氨酯，其中，按照重量份数计，其原料配方组成为：

磺酸型聚酯多元醇5～10份，聚醚二元醇40～60份，小分子二元醇2～4份，多异氰酸酯20～40份，催化剂0.05～0.15份。

所述的磺酸型水性聚氨酯，其中，所述聚醚二元醇为聚丙二醇醚或聚四氢呋喃醚二醇；所述小分子二元醇为乙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇酯、三羟甲基丙烷或他们的混合物；所述多异氰酸酯为TDI、HDI、IPDI或他们的混合物；所述催化剂为叔胺类催化剂或有机锡类催化剂。

一种如上所述的磺酸型聚酯多元醇的制备方法，其中，包括以下步骤：