[发明专利]一种以聚酰胺酸为亲水扩链剂的水性聚氨酯乳液及其制备方法

说明书

本发明属于材料领域，具体涉及一种以聚酰胺酸亲水扩链剂的水性聚氨酯乳液及其制备方法。该制备方法包括如下步骤：S1.以NMP为溶剂，将二胺与二酐混合，25‑30℃且氮气保护下充分反应，二胺过量，以生成端基为氨基的聚酰胺酸溶液；S2.氮气保护下，向S1中端基为氨基的聚酰胺酸溶液中加入低聚物二醇，升温至68‑73℃并维持，待体系成为均一稳定溶液之后，继续加入二异腈酸酯得反应液，反应液中异腈酸酯基团物质的量少于羟基与氨基物质的量的总和，反应4h以上，加入三乙胺及去离子水，即得。本发明提供的方案以聚酰胺酸为亲水扩链剂，不仅能较好的对聚氨酯进行水性化改性，得到稳定性较好的水性聚氨酯乳液，而且其固化成膜后具有较好的耐热性能。

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及一种以聚酰胺酸亲水扩链剂的水性聚氨酯乳液及其制备方法。

背景技术

聚氨酯树脂是目前世界上使用量最大的几种树脂之一，具有优异的耐腐蚀性、耐磨性以及良好的耐高低温等性能；水性聚氨酯具有良好的环保性能，是目前树脂的一个发展方向。水性聚氨酯在涂料、胶粘剂、油墨、生物材料等领域具有广阔的应用前景。按粒径和外观分可分为聚氨酯水溶液(粒径<0.001微米，外观透明)、聚氨酯水分散液(粒径：0.001-0.1微米，外观半透明)、聚氨酯水乳液(粒径>0.1微米，外观白色乳状)。然而聚氨酯本身的水性化较差，故需要对其进行改性。目前的水性聚氨酯整个合成过程可分为两个阶段：第一阶段为预逐步聚合，即由低聚物二醇、扩链剂、水性单体、二异氰酸酯通过溶液逐步聚合生成相对分子质量为l000量级的水性聚氨酯预聚体；第二阶段为中和后预聚体在水中的分散。

此外，聚氨酯的耐热性能差，使用温度一般不超过80℃，80℃以上材料就会软化，甚至变形，导致力学性能明显下降，严重的限制了PU在高温领域的应用。因此，提高PU的耐热性已经成为PU领域焦点之一。

聚酰胺酸(PAA)是一种可水性化的树脂，其在高温下可以闭环形成聚酰亚胺树脂(PI)。聚酰胺酸因为含有大量的羧基，因而可以水性化，制成水性树脂。其与聚酰亚胺一样可以作为一种耐热等级很高的高分子材料，在工业上具有广泛的应用。所以若将聚氨酯与聚酰胺酸复合，可以得到聚酰胺酸改性的聚氨酯，既解决了聚氨酯水性化的问题，也解决了聚氨酯耐热性不足的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种以聚酰胺酸为亲水扩链剂的水性聚氨酯乳液及其制备方法，得到的水性聚氨酯乳液的稳定性好，该水性聚氨酯具备较好的耐热性能。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种以聚酰胺酸为亲水扩链剂的水性聚氨酯乳液的制备方法，其包括如下步骤:

S1.以NMP为溶剂，将二胺与二酐混合，25-30℃且氮气保护下充分反应，二胺过量，以生成端基为氨基的聚酰胺酸(PAA)溶液，充分反应是指反应24h以上，聚酰胺酸的合成路线如下(以ODA和BPADA为例)：

S2.氮气保护下，向S1中端基为氨基的聚酰胺酸溶液中加入聚碳酸酯二醇(含水量应足够低)，升温至68-73℃并维持，待体系成为均一稳定溶液之后，继续加入二异氰酸酯得反应液，反应液中异氰酸酯基团物质的量多于羟基与氨基物质的量的总和，反应4h以上，加入三乙胺及去离子水，即得以聚酰胺酸为亲水扩链剂的水性聚氨酯乳液。

具体的，S1中的二胺为3,4'-二氨基二苯醚(3,4’-ODA)、4,4’-二氨基二苯醚(4,4’-ODA)和4,4'-双(4-氨基苯氧基)联苯中的任一种。S1中的二酐为均苯四酸二酐(PMDA)、双酚A二酐(BPADA)、3,3',4,4'-二苯甲酮四酸二酐(BTDA)和3,3',4,4'-二苯醚四酸二酐(ODPA)中的任一种。

具体的，S1中的二胺与NMP溶剂的用量比为2-4mmol:20mL，所述二胺与二酐的摩尔比为1.5-2：1。