[发明专利]一种水性聚氨酯及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：(1)将聚醚多元醇和二异氰酸酯反应；(2)将二羟甲基丙酸和有机锡类催化剂溶解于N,N‑二甲基甲酰胺中得到第一溶液，将第一溶液和步骤(1)得到的体系反应；(3)将1，6‑己二醇溶解于丙酮中得到第二溶液，将第二溶液和步骤(2)得到的体系反应；(4)将步骤(3)得到的体系降温至35‑45℃，添加三乙胺反应；(5)将步骤(4)得到的体系加入水中搅拌；(6)除去步骤(5)得到的体系中的丙酮；还公开了制备得到的水性聚氨酯及其在制备粘合剂、固定化材料或涂层材料中的应用。本发明制备得到的水性聚氨酯粒径小，5‑15nm，成膜后膜透明无气泡。

技术领域

本发明涉及水性聚氨酯，具体涉及一种水性聚氨酯及其制备方法和应用。

背景技术

水性聚氨酯由于其以水为溶剂，有着环保、安全、可调节范围广的优点，广泛应用于织物整理、粘合剂、塑料薄膜、包装涂层等领域。现有的水性聚氨酯粒径往往高于100nm，粒径越大，溶液越浑浊，使得水性聚氨酯保质期短，容易出现分层现象；并且粒径过大，不适用于包装涂层和织物整理等领域。而在喷墨打印和真空吸塑胶领域，粒径较小的水性聚氨酯则更能显示其优势。

现有水性聚氨酯的制备方法往往将亲水基团、多元醇、异氰酸酯一起反应形成预聚体，再进一步扩链，中和，剪切分散形成水性聚氨酯溶液。但是这种合成工艺由于亲水基团的羟基活性一般高于多元醇的活性，先和异氰酸酯反应，使得亲水基团在高分子链上的分布不均匀，最终产物粒径较大。

发明内容

发明目的：为了解决现有水性聚氨酯制备时粒径过大的问题，本发明第一发明提供了一种水性聚氨酯的制备方法，本发明第二方面提供了小粒径的水性聚氨酯，本发明第三方面提供了水性聚氨酯在制备粘合剂、固定化材料或涂层材料中的应用。

技术方案：本发明所述一种水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：

(1)聚醚多元醇和二异氰酸酯发生预聚反应生成预聚体；

(2)将二羟甲基丙酸和有机锡类催化剂溶解于有机溶剂中得到第一溶液，第一溶液和步骤(1)得到的预聚体发生扩链反应生成NCO封端的中间体；

(3)将1，6-己二醇溶解于丙酮中得到第二溶液，第二溶液和步骤(2)得到的NCO封端的中间体发生扩链反应；

(4)步骤(3)得到的体系和三乙胺发生中和反应生成亲水性聚氨酯；

(5)步骤(4)得到的亲水性聚氨酯加入水中进行分散生成水性聚氨酯；

(6)除去步骤(5)得到的体系中的丙酮，即得水性聚氨酯。

步骤(1)中，所述聚醚多元醇为聚醚二元醇，所述二异氰酸酯为五亚甲基二异氰酸酯，所述聚醚多元醇和二异氰酸酯的摩尔比为1:1.9-1:3；所述反应条件为：75-80℃反应1.5-2h。

优选地，聚醚多元醇在真空烘箱中以120℃干燥除水2h。

优选地，聚醚二元醇包括但不限于聚醚二元醇N210、聚醚二元醇N205。

步骤(2)中，步骤(2)中所述第一溶液中的二羟甲基丙酸和有机溶剂的质量比为1:3-1:5，所述有机锡类催化剂在第一溶液中的质量百分比为0.5-1％，所述二羟甲基丙酸和步骤(1)中所述聚醚多元醇的质量比为0.068:1-0.082:1，所述有机锡类催化剂为异辛酸亚锡，所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮；所述反应条件为：75-80℃反应0.5-1h。

优选地，将二羟甲基丙酸(DMPA)在真空烘箱中以120℃干燥除水2h；在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中放入活化后的分子筛除水一周。