[发明专利]一种超弹耐磨水性聚氨酯树脂、组合物及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种新的树脂材料、组合物及其应用，尤其涉及一种由聚酯二元醇与多异氰酸酯合成的超弹耐磨水性聚氨酯树脂、组合物、制备方法及其应用于针织手套涂层。

背景技术

目前作为针织劳保手套涂层主要包括溶剂型和丁腈胶乳，也有少量的丁腈胶乳-水性聚氨酯混合涂层。溶剂型涂层含量大量高毒性溶剂二甲基甲酰胺DMF，不管在生产过程中采取何种措施，成品手套中残留DMF是既定事实的，只是残留量多少的问题，这样长时间穿戴该手套对人体健康造成伤害，严重时会导致呼吸系统及肺部损伤，而且也不符合国家发展绿色环保要求。丁腈胶乳目前比较广泛的应用于针织劳保手套涂层相比于溶剂型来说发展了一大步，但生产过程中需要将丁腈胶乳硫化处理，因此硫在手套中的残留长时间也会造成皮肤伤害，如皮肤过敏。因此开发水性聚氨酯用于针织劳保手套涂层是社会发展的需要、人们自我保护和环保意识的需要，水性聚氨酯是以水为分散介质，不含溶剂，也不需要硫化处理，制成的针织手套具有耐磨、透气透湿、耐老化、与皮肤接触无毒无害。

目前国内专利也发表了几篇关于水性聚氨酯涂覆劳保手套的制作方法，如专利公开号CN102113717A，《一种环保型水性聚氨酯涂层手套及其制备方法》，但都笼统提到需要用水性聚氨酯树脂调配，并未详细分析和介绍水性聚氨酯的性能指标。因为水性聚氨酯树脂的性能范围比较宽泛，硬的水性树脂可以应用到木器漆，软的水性聚氨酯树脂可以作为胶黏剂，而针织劳保手套对涂层树脂性能要求比较高，如手感、回弹、耐磨(至少≥2000转)，所以不是任何水性聚氨酯树脂都可以作为涂层树脂使用。

涂层基材不同，对树脂性能要求也截然不同。针织劳保手套使用环境是直接和人皮肤接触，并且每个人手大小迥异，使用过程中手指会反复曲折和物体摩擦，所以要求涂层具有对人体无毒副、手感柔软丰满(使用时贴近皮肤，手才不会感觉到生涩)、回弹性要好(使用过程中手才不会感觉到酸胀)及高耐磨性(手套使用寿命才会长久)。因此水性聚氨酯树脂必须同时满足800～1500％的伸长率和20～40MPa的断裂强度，才能满足手套具有柔软丰满度和耐磨3级(2000转)要求。

聚酯二元醇的分子量和结构决定了水性聚氨酯树脂性能，水性聚氨酯的性能决定了其应用领域。因此本发明是根据以上针织劳保手套对水性聚氨酯性能要求通过调节二元酸和二元醇的比例合成出分子量为3000～6000聚酯二元醇，解决了市场上聚醚/的单一性和不可调节性。而以上聚酯二元醇合成得到的水性聚氨酯满足了800～1500％的伸长率和20～40MPa的断裂强度，手套耐磨级数达也达到了7000～10000转，四级。

另水性聚氨酯是以水为分散介质，在合成过程中并无加入像DMF等具有毒副型的溶剂，而涂层也不需要通过硫化，这样保证整个环节对环境对人体都是可控的是符合绿色环保理念。

水性聚氨酯之所以需要发泡处理，是因为手套上密集的微泡涂层可以缓冲物体对手的伤害，如隔热、防钩破、防切割及刺穿等，或再根据特殊场合需求涂层浆料中可以再加入特殊助剂(如防静电、阻燃)。

发明内容

本发明的目的是

首先，制备一种新的聚酯二元醇(Mn＝3000～6000)和多异氰酸酯，并利用其合成超弹耐磨水性聚氨酯树脂用于针织劳保手套涂层，替代溶剂型和丁腈胶乳涂层对皮肤的伤害；另解决了市售普通聚醚多元醇和聚酯二元醇合成水性聚氨酯树脂做出的手套手感发硬、回弹差、耐磨低等问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种水性聚氨酯树脂，其特质在于所述树脂由聚酯二元醇与多异氰酸酯在离子化合物的存在下生成预聚物，并使预聚物中异氰酸酯的含量为1.05％～5％，然后加入中和成盐剂，最后加入去离子水乳化，同时加入后扩链剂反应制备得到。

其中聚酯二元醇，按照重量份数计，其原料配方组成为：二元酸50～80份；二元醇15～45份；催化剂0.05～0.2份；抗氧化剂0.001～0.05份；

聚酯二元醇制备方法如下：在惰性气体保护下，将计量的二元酸、二元醇和抗氧化剂投入反应釜中加入，升至150～170℃反应1～2h，随着水分的蒸出，然后升温至190～210℃，测酸值低于30mgKOH/g时，加入催化剂，开始分阶段抽真空，逐步提高真空度，一般要求真空度要达到-0.09MPa，在此过程中保温6～8h，酸值降到0.4mgKOH/g及羟值达标后，停止反应出料；