[发明专利]一种无有机溶剂制备水性聚氨酯分散体的方法

说明书

本发明属于高分子材料制备领域，具体涉及到一种无有机溶剂制备水性聚氨酯分散体的方法。这种方法的特征在于聚氨酯预聚体经冷却后，用机械方法破碎成小颗粒，再加入到含有亲水扩链剂、中和剂、分散剂等的水溶液中，通过加热使小颗粒液化成小液球，水、扩链剂等在小液球中扩散反应，使小液球发生相反转，分散成乳液。这种方法的原理在于：用机械方法使预聚体破碎成小颗粒，增加水与聚氨酯预聚体的接触面积，并且该方法不要求预聚体黏度降低，扩展了无有机溶剂法的应用范围。

技术领域

本发明属于高分子材料制备领域，具体涉及到一种无有机溶剂制备水性聚氨酯分散体的方法。

背景技术

水性聚氨酯分散体广泛用于胶粘剂、涂料、油墨领域。工业生产及实验室制备采用的方法一般为预聚体法和丙酮法。预聚体法是在少量溶剂(常用高沸点溶剂N-甲基吡咯烷酮)下先制得预聚物，趁热在快速搅拌下将其分散于水溶液中，再以二胺或肼扩链制得产品。丙酮法是先由多元醇、多异氰酸酯、低分子二醇等制得预聚体，降温后加入大量丙酮溶解，继而用扩链剂扩链，加水分散后，蒸除丙酮制得产品。这两种方法使用了有机溶剂，存在VOC排放问题，基于环保要求，开发无有机溶剂法制备水性聚氨酯分散体工艺是必然趋势。

国内外关于无有机溶剂法制备水性聚氨酯分散体的方法主要有三种。第一、增加聚氨酯链的亲水性，存在产品耐水性不足的问题。如US4108814Helmut Reiff等利用含磺酸基的二醇制成了无有机溶剂水性聚氨酯分散体，其中的磺酸基含量高，使聚氨酯分子链亲水性增强，可达到不用有机溶剂便可以直接分散于水。第二、利用乙烯型反应性单体作为溶剂，制得产品为复合型乳液。如RolfGertzmann在专利US2004/0034146A1中揭示了一种以DMPA做亲水成分的无溶剂水性聚氨酯-丙烯酸酯复合物，用于可剥离的涂料，特点是以丙烯酸酯单体为溶剂，降低聚氨酯黏度，有利于分散于水。黄岐善等在专利CN101235195A中揭示了阴离子水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液及其制备方法，是利用丙烯酸酯单体作为稀释剂合成的。第三、分散速度提升，增加剪切作用。Hong Liu等在专利US7240371B2中详细叙述了用于服装领域的聚氨酯粘接膜的制备技术，包括无溶剂水性聚氨酯分散体，实现方法是在剧烈搅拌(5000rpm)的条件下，将预聚体加入到水中(含有中和剂和表面活性剂)，再加添加剂和扩链剂，制得水性聚氨酯乳液。这种方法对分散设备的要求比较高，且要求预聚体黏度小。王洪武等在CN101759843A中提供了一种无毒阴离子水性聚氨酯及其制备方法，制备过程不需有机溶剂，分散速度达到10000rpm。然而上述方法仍需进一步改进。

发明内容

本发明涉及一种制备水性聚氨酯分散体的方法，用这种方法制备的水性聚氨酯分散体可用于胶粘剂、涂料、油墨等领域。

本发明的技术方案如下：

一种无有机溶剂制备水性聚氨酯分散体的方法，包括如下步骤：

S1.制备聚氨酯预聚体；

S2.配制分散液，其主体成分为水；任选地，还可包括分散剂、中和剂、扩链剂中的一种或几种的混合物；

S3.将聚氨酯预聚体冷却成固体，破碎成小颗粒；

S4.将S3的聚氨酯预聚体小颗粒在S2的分散液中分散，加热，再乳化获得稳定的水性聚氨酯分散体。

根据本发明，S2中，所述的分散液含有(a)水，和任选地，下述组分(b)～(d)的一种或多种：

(b)分散剂；

(c)扩链剂；

(d)中和剂。

其中，所述的(a)组分水可选自蒸馏水，去离子水中的一种。

其中，所述的(b)组分分散剂可选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚氧乙烯醚、聚氧丙烯醚、多元醇脂肪酸酯、聚乙烯醇中的一种或多种的混合物。