[发明专利]一种非离子水性聚氨酯/壳聚糖半互穿网络弹性体及制备方法

说明书

本发明公开了一种非离子水性聚氨酯/壳聚糖半互穿网络弹性体及制备方法，将多元醇、亲水试剂以及小分子扩链剂脱水后，加入二异氰酸酯，然后加热下进行聚合反应后加入有机锡催化剂，进行催化反应后，得到预聚反应物；将预聚反应物稀释后加水乳化后和壳聚糖溶液混合均匀，烘干，得到非离子水性聚氨酯/壳聚糖半互穿网络弹性体。本发明中将非离子水性聚氨酯乳液与壳聚糖溶液共混，经过烘干得到非离子水性聚氨酯/壳聚糖半互穿网络弹性体，由于分子间形成了半互穿网络结构，有效的提升了非离子水性聚氨酯的力学强度，且制备过程简单绿色，无需进行多余的反应即可制备得到，解决了非离子水性聚氨酯因强度问题的应用限制。

技术领域

本发明属于水性聚氨酯乳液领域，特别涉及一种非离子水性聚氨酯/壳聚糖半互穿网络弹性体及其制备方法。

背景技术

近年来，由于挥发性有机化合物排放的限制，低VOC或零VOC聚氨酯涂料的研究受到广泛关注，以水代替有机溶剂作为分散介质的水性聚氨酯作为一种环境友好型聚合物已逐渐被开发出来。水性聚氨酯通常是通过在聚氨酯主键中引入离子段或亲水单体(羟甲基、羟乙基等)，然后自组装成疏水的内部和亲水的表面来制备。并且水性聚氨酯分子是具有软硬段组成的嵌段共聚物，硬段部分由脲键(-NH-CO-NH-)、氨基甲酸酯键(-NH-COO-)组成，软段部分由醚键(-C-O-C-)和二元醇长碳链组成。壳聚糖及其衍生物是近年来逐渐发展起来的具有良好生物相容性和生物降解性的天然高分子材料，因此考虑将壳聚糖与水性聚氨进行共混，通过调整水性聚氨酯和壳聚糖的比例可以得到具有不同性质的产品，以适应各种领域的需求。

半互穿网络结构是由两种或两种以上的长链聚合物互相贯穿而形成的混合物，通过共混不同性质的聚合物来构建半互穿聚合物网络是另一种用于增强特定聚合物性质的简单方法，可以制备具有不同于每种聚合物组分的定制性能的新材料。

中国专利CN 107129676A报道了一种阳离子水性聚氨酯与壳聚糖共混方法，提供了一种亲油材料水性聚氨酯和亲水材料壳聚糖之间混合的方案。但是阳离子水性聚氨酯由于自身离子的限制，应用领域较为局限；并且该方案得到的共混物力学强度并不能有明显的增强作用。

发明内容

为克服现有技术中的问题，本发明的目的是提供一种非离子水性聚氨酯/壳聚糖半互穿网络弹性体及其制备方法，该方法制备得到的非离子水性聚氨酯/壳聚糖半互穿网络弹性体在室温下具有良好的力学强度，且制备过程简单绿色，无需进行多余的反应即可制备得到。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种非离子水性聚氨酯/壳聚糖半互穿网络弹性体的制备方法，包括以下步骤：

将多元醇、亲水试剂以及小分子扩链剂脱水后，加入二异氰酸酯，然后加热下进行聚合反应后加入有机锡催化剂，进行催化反应后，得到预聚反应物；

将预聚反应物稀释后加水乳化，得到非离子水性聚氨酯乳液；

将水性聚氨酯乳液和壳聚糖溶液混合均匀，烘干，得到非离子水性聚氨酯/壳聚糖半互穿网络弹性体。

进一步的，所述的多元醇为聚酯多元醇；所述的亲水试剂为非离子亲水试剂；所述的二异氰酸酯为脂肪族二异氰酸酯。

进一步的，聚酯多元醇为分子量为1000-3000的聚碳酸酯二元醇、分子量为1000-3000的聚已内酯二元醇中的一种或两种；

非离子亲水试剂为聚乙二醇、聚乙二醇单甲醚与三羟甲基丙烷聚乙二醇单甲醚中的至少一种；

脂肪族二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯IPDI、六亚甲基二异氰酸酯HDI与氢化二苯基甲烷二异氰酸酯HMDI中的至少一种。

进一步的，所述的小分子扩链剂为1.4-丁二醇、乙二醇、新戊二醇、丙二醇与1.4-环己烷二甲醇中的至少一种。

进一步的，脱水的温度为110～130℃，时间为3～5h；