[发明专利]一种改性阴离子水性聚氨酯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性阴离子水性聚氨酯及其制备方法，特别是涉及一种提高皮革强度以及阻燃性能的不含有机溶剂的改性阴离子水性聚氨酯及其制备方法。

背景技术

当前，皮革材料广泛应用于防护服、沙发、家具、室内装潢、飞机和汽车内装饰及坐垫等领域。但是，由于皮革在燃烧时会产生有毒烟雾及腐蚀性气体，因此需要具备较好的阻燃性能。水性聚氨酯广泛应用于皮革加工领域，其阻燃效果的好坏对皮革性能的影响巨大。阴离子水性聚氨酯，由于具有良好的复鞣填充性能，因此使用十分广泛。但由于聚氨酯的阻燃效果不好，因此需要向皮革中添加阻燃剂来提高皮革的阻燃性，这常常导致皮革机械性能的明显下降。此外，现有技术的聚氨酯大多数都是为芳香族型，不耐黄变，给制革生产带来一定局限性，而且聚氨酯的制备过程中，常常使用大量溶剂，能耗高且环境污染大。

因此，非常需要进行工艺改进，既减少溶剂使用量又可对阴离子水性聚氨酯进行改性，以开发一种既具备良好的阻燃和耐黄变性能，又可以提高皮革机械性能的不含有机溶剂的改性阴离子水性聚氨酯。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的一个方面提供了一种改性阴离子水性聚氨酯，由包括聚氨酯预聚物、酸酐封端磺化聚酰亚胺预聚物以及封端剂的原料制备而成，其中，聚氨酯预聚物、酸酐封端磺化聚酰亚胺预聚物以及封端剂的重量比为1.0∶0.2～0.5∶0.2～0.5。

在一种实施方式中，聚氨酯预聚物由多异氰酸酯、酸酐改性多元醇、磺化试剂以及二月桂酸二丁基锡制备而成，所述多异氰酸酯与酸酐改性多元醇的物质量的比为1.0∶0.2～0.5。

在一种实施方式中，酸酐封端磺化聚酰亚胺预聚物由二元酸酐、磺化二胺、间甲酚和三乙胺制备而成，所述二元酸酐与磺化二胺的物质量的比为1.0∶0.9～0.95。

在一种实施方式中，封端剂选自苯丙酮、邻羟基苯甲酸、乙酰乙酸乙酯、丁醇、全氟烷基乙基己醇以及全氟烷基乙基辛醇中的任意一种或多种的组合。

在一种实施方式中，所述二元酸酐选自均苯四甲酸酐、3,4,9,10-苝四羧酸酐、4,4'-(六氟异丙烯)二酞酸酐、双环[2.2.2]辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐、3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐、1,4,5,8-萘四甲酸二酐中的任意一种或多种的组合；优选地，所述二元酸酐选自3,4,9,10-苝四羧酸酐和1,4,5,8-萘四甲酸二酐中的任意一种或其组合；更优选地，所述二元酸酐为3,4,9,10-苝四羧酸酐。

在一种实施方式中，所述磺化二胺选自4,4'-二氨基二苯基-2,2'-二磺酸、4,4'-二氨基-3,3'-二甲基二苯甲烷-2,2'-二磺酸、4,4'-二氨基-2,2',3,3'-二甲基二苯甲烷-2,2'-二磺酸、4,4'-二氨基-2,2'-二甲基联苯-2,2'-二磺酸、4,4'-二氨基-3,3'-二甲基联苯-2,2'-二磺酸、4,4'-二氨基联苯-3,3'-二磺酸、2,6'-二氨基-1,3,5-三甲基苯磺酸、3,5-二氨基苯磺酸、4,4'-二氨基二苯醚-2,2'-二磺酸、3,4'-二氨基二苯醚-2,3'-二磺酸、4,4'-二氨基-1'',3''二苯氧基苯-5''-磺酸、3,3'-二氨基-1'',3''-二苯氧基苯-5''-磺酸、9,9'-双(4-氨基苯基)芴-2,7'-二磺酸、4,4'-二氨基-4'',4'''-二苯氧基联苯-3'',3'''-二磺酸、4,4'-二氨基-4'',4'''-二苯氧基-二苯基异丙烷-5'',5'''-二磺酸或4,4'-二氨基-1'',4''-二苯氧基-苯-2''-磺酸、2,2’-双(4-磺酸基苯氧基)联苯二胺、3,3’-双(4-磺酸基苯氧基)联苯二胺中的任意一种或多种的组合；优选地，所述磺化二胺选自9,9'-双(4-氨基苯基)芴-2,7'-二磺酸、2,2’-双(4-磺酸基苯氧基)联苯二胺、3,3’-双(4-磺酸基苯氧基)联苯二胺中的任意一种或多种的组合；更优选地，所述磺化二胺为3,3’-双(4-磺酸基苯氧基)联苯二胺。

本发明的另一个方面涉及一种制备改性阴离子水性聚氨酯的方法，包括以下步骤：

 (1) 酸酐封端磺化聚酰亚胺预聚物的制备

在完全干燥的三口烧瓶中加入二元酸酐1摩尔、磺化二胺0.9～0.95摩尔、间甲酚20～50摩尔和三乙胺2～2.4摩尔，在惰性气体保护下搅拌，在室温下搅拌30min后，加热至75～85℃，反应3.5～4.5h，再在175～185℃下，反应3.5～4.5h；反应结束后，降至室温，把溶液倒入丙酮中，有沉淀析出；用丙酮反复洗涤去除溶剂后过滤后，于真空烘箱中150℃下烘干22～24h，即得酸酐封端的磺化聚酰亚胺预聚物；