[发明专利]一种纳米氧化锌改性水性聚氨酯乳液及其制备方法

权利要求书

1.一种纳米氧化锌改性水性聚氨酯乳液，其特征在于，包括以下重量份的原料：聚醚多元醇50-150份、聚酯多元醇50-150份、小分子多元醇扩链剂6-10份、二异氰酸酯30-100份、羧酸型亲水扩链剂1-3份、磺酸型亲水扩链剂8-25份、硅烷改性纳米氧化锌10-20份、有机金属催化剂0.1-0.5份、中和剂1.5-4份、有机溶剂50-200份、去离子水150-300份。

2.根据权利要求1所述的纳米氧化锌改性水性聚氨酯乳液，其特征在于，所述聚醚多元醇的官能度为2-3，分子量为2000-5000；优选地，所述聚酯多元醇的官能度为2，分子量为2000。

3.根据权利要求1或2所述的纳米氧化锌改性水性聚氨酯乳液，其特征在于，所述二异氰酸酯为4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯MDI-100和2,4-二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物MDI-50，甲苯二异氰酸酯，异佛尔酮二异氰酸酯中的任意一种或多种。

4.根据权利要求1-3任一项所述的纳米氧化锌改性水性聚氨酯乳液，其特征在于，所述小分子多元醇扩链剂为新戊二醇、三羟甲基丙烷、1,4-丁二醇中的任意一种；

优选地，所述羧酸型亲水扩链剂为二羟甲基丁酸、二羟甲基丙酸中的任意一种；

优选地，所述磺酸型亲水扩链剂为乙二氨基乙磺酸钠、二胺基丁磺酸、二胺基苯磺酸盐中的任意一种。

5.根据权利要求1-4任一项所述的纳米氧化锌改性水性聚氨酯乳液，其特征在于，所述有机金属催化剂为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、辛酸铅中的任意一种；

优选地，所述中和剂为三乙胺；

优选地，所述有机溶剂为丙酮、丁酮、N,N-二甲基甲酰胺的任意一种。

6.根据权利要求1-5任一项所述的纳米氧化锌改性水性聚氨酯乳液，其特征在于，所述硅烷改性纳米氧化锌的制备如下：将干燥后的纳米氧化锌和硅烷偶联剂加入到无水乙醇中，超声分散，搅拌反应，过滤，洗涤，干燥，即得。

7.根据权利要求6所述的纳米氧化锌改性水性聚氨酯乳液，其特征在于，所述硅烷改性纳米氧化锌的制备如下：将纳米氧化锌置于烘箱中于120℃下干燥2-3h，和硅烷偶联剂加入到无水乙醇中，超声分散1h，其中，纳米氧化锌、硅烷偶联剂、无水乙醇的质量比为1-3：1：100，然后再在60℃恒温下搅拌反应2h，过滤，采用无水乙醇洗涤3次以上，置于烘箱中于80℃干燥3h，即得。

8.根据权利要求6或7所述的纳米氧化锌改性水性聚氨酯乳液，其特征在于，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氯乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的任意一种；优选地，所述纳米氧化锌为棒状纳米氧化锌，粒径为30-60nm。

9.一种基于权利要求1-8任一项所述的纳米氧化锌改性水性聚氨酯乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.预聚：将聚醚多元醇和聚酯多元醇加入反应容器中进行真空脱水处理，然后依次加入小分子多元醇扩链剂、部分二异氰酸酯，在80-85℃下保温反应2h；

S2.扩链：向S1的反应体系中加入羧酸型亲水扩链剂和适量有机溶剂，在80-85℃下反应2h，再加入剩余的二异氰酸酯，滴加有机金属催化剂，在80-85℃下继续反应3-4h；降温至30-40℃，加入部分磺酸型亲水扩链剂和适量有机溶剂，继续反应10-20min；

S3.分散、扩链：在30-40℃下，向S2的反应体系中滴加中和剂进行中和处理30min，同时加入剩余的有机溶剂，然后将剩余的磺酸型亲水扩链剂溶解在去离子水中，在高速剪切力下加入到反应体系中，分散30min，再加入硅烷改性纳米氧化锌，搅拌30min，减压蒸馏脱除有机溶剂，即得高固含量的水性聚氨酯乳液。

10.根据权利要求9所述的纳米氧化锌改性水性聚氨酯乳液的制备方法，其特征在于，S2和S3中磺酸型亲水扩链剂的质量百分比为10-20：80-90。