專利名稱：一種水性聚氨酯粉末材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有熱塑性未固化水性聚氨酯粉末材料的制備方法，屬于高分子化學(xué)領(lǐng)域，也屬于高分子材料科學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
水性聚氨酯是以環(huán)保和綠色的特點(diǎn)出現(xiàn)在人們面前的，借以消除油溶性聚氨酯給環(huán)境帶來的嚴(yán)重污染。目前水性聚氨酯的研究和應(yīng)用主要集中在膠粘劑和涂料兩個(gè)領(lǐng)域，主要在皮革涂飾、纖維處理、塑料及玻璃涂料、粘合劑、木器涂料等方面，而且都是以水基乳液的形式存在。在水性聚氨酯乳液涂料方面，Wicks等人研究發(fā)明了一種具有耐水解和熱穩(wěn)定性的水性聚氨酯涂料(美國專利5733967)；Lo等人發(fā)明了可用作工業(yè)涂料與皮革和纖維的表面處理劑水性聚氨酯分散體系，經(jīng)該涂料處理的產(chǎn)品具有超強(qiáng)抗溶劑性能(美國專利5959003)；Frisch等人發(fā)明了室溫即可固化的水性聚氨酯木器涂料，具有耐磨、耐溶劑和耐光照等特點(diǎn)(美國專利6046295)。Abeywardena等人研制出了水分散的聚氨酯膠粘劑(美國專利5155163)，可用于熱加工成型過程。此外，Snow等人將水性聚氨酯分散乳液涂料體系直接固化成膜，固化得到的材料與橡膠的性能相近(美國專利6017997)?，F(xiàn)有的水性聚氨酯一般都以乳液形式存在，其穩(wěn)定性比油溶性聚氨酯差；而且水性聚氨酯流延膜的防水性能不佳、固化后一般不再具有熱塑性等問題也限制了水性聚氨酯的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是提供一種未經(jīng)過固化過程且具有熱塑性的水性聚氨酯粉末材料的制備方法。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種水性聚氨酯粉末材料的制備方法，將聚酯二醇與二羥甲基丙酸(DMPA)按0.5～1.5的羥基比例混合，加熱至60～100℃完全熔融后真空脫水，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入與總羥基含量成1.0～2.0(摩爾比)比例的二異氰酸酯，于60～100℃反應(yīng)2～3個(gè)小時(shí)，加入適量丙酮稀釋體系粘度為5～8MPas，然后加入與DMPA等摩爾的三乙胺，在攪拌10～30分鐘后加入水(水的量以體系固含量為10％～50％為宜，所述百分比為質(zhì)量百分比)使其分散。最后超離心沉降、除去大量溶劑、冷凍干燥得到乳白色粉末水性聚氨酯材料。
上述聚酯二醇與二羥甲基丙酸及二異氰酸酯的反應(yīng)溫度為80～85℃。
本發(fā)明可以通過選擇不同的原料、調(diào)節(jié)NCO/OH的比例、控制分散時(shí)的攪拌速度和水的溫度可以得到不同顆粒大小和不同物理性能的未固化粉術(shù)型熱塑性水性聚氨酯材料，如增加聚酯二醇/DMPA的配比、降低加水分散時(shí)的攪拌速度及提高水的溫度，可以在一定程度上使粉術(shù)材料粒徑的增大。本發(fā)明科技含量高，具有創(chuàng)新性。本發(fā)明的未固化粉末型熱塑性水性聚氨酯材料能夠制備成納米粒子、微膠囊、微球等功能材料，性能突出、具有實(shí)用性。本發(fā)明不僅生產(chǎn)工藝簡單、成本低廉，而且制得的未固化粉末型熱塑性水性聚氨酯材料相對于一般水性聚氨酯材料，具有熱塑性，可以反復(fù)加工成型，可用于醫(yī)藥、衛(wèi)生、涂料、膠粘劑、彈性體材料領(lǐng)域。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合具體的實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明
在上述實(shí)施例中，用其它聚酯二醇代替聚-1，4-己二酸乙二醇酯或-1，4-己二酸乙二醇丙二醇酯也可得到類似性能的具有熱塑性的水性聚氨酯粉末材料。比較例1將105g聚-1，4-己二酸乙二醇酯(PBA)與6.6g二羥甲基丙酸(DMPA)混合(二者羥基摩爾比為1∶1)加熱至80℃完全熔融后真空脫水，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入29.7g甲苯二異氰酸酯(TDI)，其NCO/OH摩爾比為1.75。該混合物于85℃下恒溫反應(yīng)3小時(shí)，加入50mL丙酮降低體系粘度，于45℃加入與DMPA等摩爾的5.01g三乙胺，0.5小時(shí)后在攪拌(速度)下加入150mL水(水溫5℃)使其分散，得到淡藍(lán)色乳液。將得到的乳液在模具上流延，于40℃下固化成膜。得到的膜不具熱塑性且防水能力差，力學(xué)性能見附表。比較例2整個(gè)制備過程同比較例1，僅將加入甲苯二異氰酸酯(TDI)的量改為21.42g。得到的膜同樣不具備熱塑性且防水能力差，力學(xué)性能見附表。附表熱壓成型和乳液流延所得膜的力學(xué)性能拉伸強(qiáng)度(MPa)斷裂伸長率(％)實(shí)施例1 24.7 450比較例1 23.0 520實(shí)施例2 10.3 710比較例2 9.6 890
權(quán)利要求
1.一種水性聚氨酯材料的制備方法將聚酯二醇與二羥甲基丙酸按0.5～1.5的羥基比例混合，加熱至60～100℃完全熔融后真空脫水，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入與總羥基含量成1.0～2.0比例的二異氰酸酯，于60～100℃反應(yīng)2～3個(gè)小時(shí)，加入丙酮稀釋體系粘度為5～8MPas，然后加入與二羥甲基丙酸等摩爾的三乙胺，在攪拌10～30分鐘后加入水使其分散；最后超離心沉降、除去溶劑、冷凍干燥得到乳白色水性聚氨酯粉末材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是加入水的量控制在使體系固含量為10％～50％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征是聚酯二醇與二羥甲基丙酸及二異氰酸酯的反應(yīng)溫度為80～85℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征是所用聚酯二醇為聚-1，4-己二酸乙二醇酯或聚-1，4-己二酸乙二醇丙二醇酯。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種未固化粉末型熱塑性水性聚氨酯材料的制備方法，將聚酯二醇與二羥甲基丙酸按一定的羥基比例混合，在一定條件下和與總羥基含量成一定摩爾比例的二異氰酸酯反應(yīng)，然后加入與二羥甲基丙酸等摩爾的三乙胺后加水?dāng)嚢璺稚?，冷凍干燥得到乳白色粉末。本發(fā)明不僅生產(chǎn)工藝簡單、成本低廉，而且可以對粉末材料顆粒的大小進(jìn)行一定程度的控制，可以達(dá)到納米尺度。本發(fā)明所得材料具有未固化、熱塑性的特點(diǎn)，是一種具有發(fā)展?jié)摿Φ男滦筒牧稀?br> 文檔編號C08G18/08GK1418900SQ0214777
公開日2003年5月21日 申請日期2002年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月5日
發(fā)明者張俐娜, 曹曉東, 黃進(jìn), 王曉華 申請人:武漢大學(xué)