[发明专利]超支化聚氨酯丙烯酸酯互穿网络防水剂的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于纺织印染加工和后整理领域，具体涉及一种超支化聚氨酯/聚丙烯酸酯互穿网络结构防水剂的制备方法及应用防水剂的织物、应用方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，对纺织品性能的要求也越来越高。未经防水处理的纺织面料在吸水吸汗后，水、汗渗透到面料背面而影响织物外观及舒适性，限制了其在日常生活以及雨天、暑天、高温、野外等特殊气候、特殊环境中的应用。

聚氨酯是由软段和硬段组成的嵌段聚合物，本身具有大量的氢键、一定程度的微相分离结构，聚氨酯材料在纺织印染助剂领域有较多应用。超支化聚合物具有高度支化结构，黏度低，良好流动性，良好的溶解性容易成膜等特点，并含有大量活性官能团易进行端基改性，故能实现与线性分子可设计的相容性。超支化聚氨酯除具有一般超支化聚合物所共有特点，如粘度低、溶解能力增强、成膜性能好外，还具有良好的耐水性、热稳定性等，另外其合成工艺简单，成本低，有利于大规模生产，所以在理论和应用上超支化聚氨酯逐渐成为研究的热点。

丙烯酸改性聚氨酯可将两者优点进行结合，其改性的方法有物理共混法、交联共混法、互穿聚合物网络（IPN）、共聚法，其中IPN技术近二十多年来得到快速发展和应用，由于互穿网络之间的相互贯穿、缠结而产生强迫互溶和协同效应，使IPN材料具有宏观上的不分相和微观上的相分离特点，是制备高性能防水剂的有效方法。近年来关于聚氨酯/聚丙烯酸酯乳胶互穿网络IPN的研究已有不少，但有关超支化聚氨酯/聚丙烯酸酯IPN防水剂的制备还未见报道。

传统的防水剂以有机氟为主，主要是8-C长链全氟烷基产品，而这些防水剂都含有全氟辛烷磺酸基化合物（PFOS）和全氟辛酸胺(PFOA)，PFOA、PFOS是中等毒性的肝致癌物，可增加人类患癌症的风险，此外还具有胚胎毒性和潜在的神经毒性；在环境中和生物体内不分解，生物蓄积性强，会引起生物体脂肪代谢紊乱、能量代谢障碍、诱导过氧化作用等。

近些年来，许多厂家已经停止生产长氟链的产品。从目前的替代物来看，新型6-C含氟表面活性剂原料制造的防水剂是最佳的替代产品，然而其仍存在着经济性和整体功能等问题。

目前防水剂的整理方法，大部分都利用整理剂对纺织品进行浸扎，此方法整理后的纺织品耐洗性差，纺织品的防水性能持续时间比较短。

因此，就需要开发一种既能有效降低表面能而又不引入PFOS，对环境无污染、对生态无害、对人体健康安全无毒的替代品，且防水效果好，防水效果持久性好的产品。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种超支化聚氨酯/聚丙烯酸酯互穿网络结构防水剂的制备方法及应用，使该防水剂具有优异的防水效果，耐洗性好，耐磨性好，且不含PFOS，超支化结构具有自痊愈功能，能使受损的区域进行自修复，使防水剂性能持续时间长。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种超支化水性聚氨酯/聚丙烯酸酯互传网络结构防水剂的制备方法，包括下述步骤：

（1）水性聚氨酯预聚体的制备：低聚物二元醇在真空加热条件下进行脱水预处理，然后将其与二异氰酸酯在55℃~95℃催化剂作用下预聚反应0.5~5小时，加入亲水扩链剂，在40℃~60℃下继续反应0.5~1小时，最终该体系的NCO/OH为1.1~2，然后加入封端剂，在50℃~80℃反应0.5~3小时，得到水性聚氨酯预聚体；

（2）超支化水性聚氨酯预聚体的制备：在步骤（1）制备的水性聚氨酯预聚体中加入超支化聚酯，NCO/OH的比例控制在1:1-1:4，在55℃~95℃反应0.5~5小时，得到超支化水性聚氨酯预聚体；

（3）在步骤（2）制备的超支化水性聚氨酯预聚体中加入1/4的丙烯酸单体，并加入中和剂，在高速搅拌下加入水进行乳化分散，得到超支化水性聚氨酯乳液；

（4）超支化水性聚氨酯/聚丙烯酸酯互穿网络结构乳液的制备：惰性气体保护下将步骤（3）得到的乳液升温至65~80℃，滴加引发剂、余量的丙烯酸单体，保温反应2-6小时，得到固含量为20~40%的超支化水性聚氨酯/聚丙烯酸酯互穿网络结构乳液。

所述步骤（1）中的二异氰酸酯选自异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、1，6-己二异氰酸酯(HDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)中的一种或多种。