[发明专利]一种无机-有机复合改性交联型水性聚氨酯乳液及其制备方法

说明书

本发明公开一种无机‑有机复合改性交联型水性聚氨酯乳液及其制备方法，包括以下步骤：步骤1，将聚酯多元醇、二异氰酸酯混合，再滴加催化剂二月桂酸二丁基锡，通入氮气，进行反应；步骤2，然后加入亲水扩链剂进行反应，再加入呋喃树脂反应；步骤3，加入中和剂反应后，加水分散，得到水性聚氨酯乳液；步骤4，向水性聚氨酯乳液中加入纳米SiO₂，并在超声波反应器中进行分散乳化，反应结束后除去溶剂，即得交联型水性聚氨酯。本发明将呋喃树脂链段引入聚氨酯链段内，呋喃环上的双键之间进行Diels‑Alder反应，使交联型水性聚氨酯机械性能提高；引入纳米SiO₂，聚合物涂膜的交联密度增大，使空间缩小水分子难以进入，耐水性提高。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种无机-有机复合改性交联型水性聚氨酯乳液及其制备方法

背景技术

水性聚氨酯乳液因其以水为介质存在干燥迟缓的问题，还由于在合成时引入了羧基、磺酸基等亲水基团及缺乏化学交联的线性结构而表现出耐热性差、耐溶剂性差、拉伸强度低等缺点，这都严重制约了水性聚氨酯的大范围推广应用。所以，为提高水性聚氨酯的耐水性及力学性能需要对其进行更加深入的交联改性。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种无机-有机复合改性交联型水性聚氨酯乳液的制备方法，所得交联型水性聚氨酯形成的胶膜耐水性和机械性能大大提高。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种无机-有机复合改性交联型水性聚氨酯乳液的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将聚酯多元醇和二异氰酸酯混合，再滴加二月桂酸二丁基锡，通入氮气，进行反应，得到体系1；

步骤2，向体系1中加入亲水扩链剂进行反应；然后再加入呋喃树脂，反应得到体系2；

步骤3，向体系2中加入中和剂，反应后加水分散，得到水性聚氨酯乳液；

步骤4，将纳米SiO₂加入到步骤3的水性聚氨酯乳液中，超声反应得无机-有机复合改性交联型水性聚氨酯乳液。

优选的，步骤1中，反应温度为60℃～80℃，反应时间为1h～3h。

优选的，步骤1中，聚酯多元醇和二异氰酸酯的摩尔比为1：(2.7～3.3)，二月桂酸二丁基锡的添加量为二异氰酸酯和聚酯多元醇总质量的0.05％～0.09％。

优选的，步骤2具体是：向体系1中加入亲水扩链剂，在60℃～80℃下反应2h～4h，再加入呋喃树脂，在30℃～40℃下反应1h～2h。

优选的，步骤2中，亲水扩链剂为2，2-二羟甲基丙酸或2,2-二羟甲基丁酸，亲水扩链剂的添加量为二异氰酸酯和聚酯多元醇总质量的4％～6％。

优选的，步骤2中，呋喃树脂的添加量为二异氰酸酯和聚酯多元醇总质量的5.5％～7.5％。

优选的，步骤3具体是：向体系2中加入中和剂反应15min～30min，调pH值至7～8，加水分散得到水性聚氨酯乳液。

优选的，步骤3中，中和剂为三乙胺；中和剂与亲水扩链剂的摩尔比为(0.8～1.5)：1。

优选的，步骤4具体是：向步骤3得到的水性聚氨酯乳液中加入以水性聚氨酯乳液固含量计0.5％～2.5％的纳米SiO₂，10℃～15℃下超声反应5min～13min，得到无机-有机复合改性交联型水性聚氨酯乳液。

采用所述的制备方法得到的无机-有机复合改性交联型水性聚氨酯乳液。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：