一種低模量慢回彈性能的水性聚氨酯的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種低模量慢回彈性能的水性聚氨酯，以聚酯、二異氰酸酯和聚醚為主要原料，聚酯為具有側(cè)甲基的聚酯，以己二酸和新戊二醇為聚酯反應(yīng)單體，聚酯的數(shù)均分子量為4500～5000；二異氰酸酯為具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)的脂肪族二異氰酸酯，二異氰酸酯的添加量滿足其所含硬段與原料軟段的摩爾比為2.5～4.5；聚醚是由環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷的共聚物和分子量1000以下的三官能團(tuán)聚醚組成的混合物，聚醚的添加量滿足其所含羥基量占原料總羥基量的摩爾百分比為5～20%。本申請(qǐng)所制得的水性聚氨酯具有低模量和慢回彈性能，模量指數(shù)為1～10，回彈性能滿足：1cm寬的試樣，拉伸6倍，釋放后30s內(nèi)緩慢回彈恢復(fù)至原樣。
【專利說(shuō)明】
一種低模量慢回彈性能的水性聚氨酯
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及水性聚氨酯涂層技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低模量、慢回彈性能的水性聚氨酯。
【背景技術(shù)】
[0002]聚氨酯樹(shù)脂的水性化已逐步取代溶劑型，成為聚氨酯工業(yè)發(fā)展的重要方向。水性聚氨酯是以水代替有機(jī)溶劑作為分散介質(zhì)的新型聚氨酯體系，也稱水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯。水性聚氨酯以水為溶劑，無(wú)污染、安全可靠、機(jī)械性能優(yōu)良、相容性好、易于改性等優(yōu)點(diǎn)。
[0003]水性聚氨酯可廣泛應(yīng)用于涂料、膠粘劑、織物涂層與整理劑、皮革涂飾劑、紙張表面處理劑和纖維表面處理劑。依合成單體不同水性聚氨酯可分為聚醚型、聚酯型和聚醚、聚酯混合型。依照選用的二異氰酸酯的不同，水性聚氨酯又可分為芳香族和脂肪族。
[0004]水性聚氨酯整個(gè)合成過(guò)程可分為兩個(gè)階段。第一階段為預(yù)逐步聚合，即由低聚物二醇、擴(kuò)鏈劑、水性單體、二異氰酸酯通過(guò)溶液逐步聚合生成相對(duì)分子質(zhì)量為1000量級(jí)的水性聚氨酯預(yù)聚體;第二階段為中和后預(yù)聚體在水中的分散。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種低模量、慢回彈性能的水性聚氨酯，作為織物涂層，能夠增加物料的柔軟度以及更慢的回彈性能。
[0006]本發(fā)明解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為:一種低模量慢回彈性能的水性聚氨酯，以聚酯、二異氰酸酯和聚醚為主要原料，其中，聚酯為具有側(cè)甲基的聚酯，以己二酸和新戊二醇為聚酯反應(yīng)單體，聚酯的數(shù)均分子量為4500?5000; 二異氰酸酯為具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)的脂肪族二異氰酸酯，二異氰酸酯的添加量滿足其所含硬段與原料軟段的摩爾比為2.5?4.5;聚醚是由環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷的共聚物和分子量1000以下的三官能團(tuán)聚醚組成的混合物，聚醚的添加量滿足其所含羥基量占原料總羥基量的摩爾百分比為5?20%。
[0007]優(yōu)選地，所述分子量1000以下的三官能團(tuán)聚醚為長(zhǎng)華(江蘇長(zhǎng)華聚氨酯科技有限公司)慢回彈307聚醚。
[0008]上述低模量慢回彈性能的水性聚氨酯的制備方法，包括如下步驟:
1)于反應(yīng)釜內(nèi)加入聚酯和聚醚，溫度設(shè)置為95?1200C，脫水；
2)體系降溫至60?70°C，加入二異氰酸酯，再升溫至75?90°C，保溫2小時(shí)及以上，反應(yīng)至異氰酸根插入理論值；
3)向熔融體系中加入溶劑，降低體系粘度，溶劑為N-乙基吡咯、烷酮；同時(shí)加入親水?dāng)U鏈劑，該親水?dāng)U鏈劑包括二羥甲基丙酸、分子量500以內(nèi)的小分子量二醇和蓖麻油，二羥甲基丙酸占體系內(nèi)總反應(yīng)原料的質(zhì)量百分比為3?10%;溫度升至60?70°C，保溫反應(yīng)4小時(shí)及以上；
4)體系降溫至40?50°C，加中和劑如三乙胺，攪拌2-3min，中和度50?80%; 5)加水乳化:乳化溫度30?40°C，加入胺類擴(kuò)鏈劑封閉異氰酸根，胺類擴(kuò)鏈劑優(yōu)選二乙烯三胺常溫條件下反應(yīng)1min及以上，胺類擴(kuò)鏈劑的添加量滿足成品中異氰酸根與羥基的摩爾比為1.1?1.3;
6)出料。
[0009]所述步驟3的小分子量二醇為丁二醇、二甘醇、十二醇。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:通過(guò)進(jìn)一步設(shè)計(jì)原料來(lái)獲得一種具有低模量、慢回彈性能的水性聚氨酯，優(yōu)選具有側(cè)甲基的聚酯降低回彈速度，同時(shí)優(yōu)化聚酯的分子量有助于降低模量。聚醚中包含長(zhǎng)華慢回彈307聚醚，進(jìn)一步地讓產(chǎn)品具有較慢的回彈性能。在乳化過(guò)程中，優(yōu)化親水?dāng)U鏈劑，以蓖麻油替代部分小分子量二醇，因蓖麻油具有長(zhǎng)鏈烷烴結(jié)構(gòu)，能夠降低最終產(chǎn)品的模量并減小回彈速度。本申請(qǐng)產(chǎn)品模量指數(shù)I?10，低于現(xiàn)有市場(chǎng)上的10?15，本發(fā)明的水性聚氨酯具有更好的柔軟性，Icm寬試樣拉伸6倍后能夠在釋放后30s內(nèi)緩慢恢復(fù)。
【具體實(shí)施方式】
[0011]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0012]實(shí)施例1
水性聚氨酯以聚酯、二異氰酸酯和聚醚為主要原料，其中，聚酯為具有側(cè)甲基的聚酯，以己二酸和新戊二醇為聚酯反應(yīng)單體，聚酯的數(shù)均分子量為4500?5000; 二異氰酸酯為具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)的脂肪族二異氰酸酯如HDI，二異氰酸酯的添加量滿足其所含硬段與原料軟段的摩爾比為2.5?4.5;聚醚是由環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷的共聚物和長(zhǎng)華慢回彈307聚醚組成的混合物，聚醚的添加量滿足其所含羥基量占原料總羥基量的摩爾百分比為5%。
[0013]上述水性聚氨酯的制備方法，包括如下步驟:
1)于反應(yīng)釜內(nèi)加入聚酯和聚醚，溫度設(shè)置為95?1200C，脫水；
2)體系降溫至60?70°C，加入二異氰酸酯，再升溫至75?90°C，保溫2小時(shí)，反應(yīng)至異氰酸根插入理論值；
3)向熔融體系中加入溶劑，降低體系粘度，溶劑為N-乙基吡咯、丙酮；同時(shí)加入親水?dāng)U鏈劑，該親水?dāng)U鏈劑包括二羥甲基丙酸、十二醇和蓖麻油，二羥甲基丙酸占體系內(nèi)總反應(yīng)原料的質(zhì)量百分比為3?10%;溫度升至60?70°C，保溫反應(yīng)4小時(shí)；
4)體系降溫至40?50°C，加中和劑三乙胺，攪拌3min，中和度50%;
5)加水乳化:乳化溫度30?40°C，加入胺類擴(kuò)鏈劑封閉異氰酸根，胺類擴(kuò)鏈劑優(yōu)選二乙烯三胺常溫條件下反應(yīng)1min及以上，胺類擴(kuò)鏈劑的添加量滿足成品中異氰酸根與羥基的摩爾比為1.1;
6)出料。
[0014]
實(shí)施例2
水性聚氨酯以聚酯、二異氰酸酯和聚醚為主要原料，其中，聚酯為具有側(cè)甲基的聚酯，以己二酸和新戊二醇為聚酯反應(yīng)單體，聚酯的數(shù)均分子量為4500?5000; 二異氰酸酯為具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)的脂肪族二異氰酸酯如HMDI，二異氰酸酯的添加量滿足其所含硬段與原料軟段的摩爾比為2.5?4.5;聚醚是由環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷的共聚物和長(zhǎng)華慢回彈307聚醚組成的混合物，聚醚的添加量滿足其所含羥基量占原料總羥基量的摩爾百分比為5%。
[0015]上述水性聚氨酯的制備方法，包括如下步驟:
1)于反應(yīng)釜內(nèi)加入聚酯和聚醚，溫度設(shè)置為95?1200C，脫水；
2)體系降溫至60?70°C，加入二異氰酸酯，再升溫至75?90°C，保溫2小時(shí)，反應(yīng)至異氰酸根插入理論值；
3)向熔融體系中加入溶劑，降低體系粘度，溶劑為N-乙基吡咯、丁酮；同時(shí)加入親水?dāng)U鏈劑，該親水?dāng)U鏈劑包括二羥甲基丙酸、二甘醇和蓖麻油，二羥甲基丙酸占體系內(nèi)總反應(yīng)原料的質(zhì)量百分比為3?10%;溫度升至60?70°C，保溫反應(yīng)6小時(shí)；
4)體系降溫至40?50°C，加中和劑三乙胺，攪拌3min，中和度80%;
5)加水乳化:乳化溫度30?40°C，加入胺類擴(kuò)鏈劑封閉異氰酸根，胺類擴(kuò)鏈劑優(yōu)選二乙烯三胺常溫條件下反應(yīng)1min及以上，胺類擴(kuò)鏈劑的添加量滿足成品中異氰酸根與羥基的摩爾比為1.1;
6)出料。
[0016]
實(shí)施例3
水性聚氨酯以聚酯、二異氰酸酯和聚醚為主要原料，其中，聚酯為具有側(cè)甲基的聚酯，以己二酸和新戊二醇為聚酯反應(yīng)單體，聚酯的數(shù)均分子量為4500?5000; 二異氰酸酯為具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)的脂肪族二異氰酸酯如HDI，二異氰酸酯的添加量滿足其所含硬段與原料軟段的摩爾比為2.5?4.5;聚醚是由環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷的共聚物和長(zhǎng)華慢回彈307聚醚組成的混合物，聚醚的添加量滿足其所含羥基量占原料總羥基量的摩爾百分比為5%。
[0017]上述水性聚氨酯的制備方法，包括如下步驟:
1)于反應(yīng)釜內(nèi)加入聚酯和聚醚，溫度設(shè)置為95?1200C，脫水；
2)體系降溫至60?70°C，加入二異氰酸酯，再升溫至75?90°C，保溫4小時(shí)，反應(yīng)至異氰酸根插入理論值；
3)向熔融體系中加入溶劑，降低體系粘度，溶劑為N-乙基吡咯、丁酮；同時(shí)加入親水?dāng)U鏈劑，該親水?dāng)U鏈劑包括二羥甲基丙酸、丁二醇和蓖麻油，二羥甲基丙酸占體系內(nèi)總反應(yīng)原料的質(zhì)量百分比為3?10%;溫度升至60?70°C，保溫反應(yīng)4小時(shí)；
4)體系降溫至40?50°C，加中和劑三乙胺，攪拌3min，中和度60%;
5)加水乳化:乳化溫度30?40°C，加入胺類擴(kuò)鏈劑封閉異氰酸根，胺類擴(kuò)鏈劑優(yōu)選二乙烯三胺常溫條件下反應(yīng)20min，胺類擴(kuò)鏈劑的添加量滿足成品中異氰酸根與羥基的摩爾比為 1.1;
6)出料。
[0018]上述各實(shí)施例所制得的水性聚氨酯，具有低模量和慢回彈性能，模量指數(shù)為I?10，回彈性能滿足:1cm寬的試樣，拉伸6倍，釋放后30s內(nèi)緩慢回彈恢復(fù)至原樣?；蛘呷A片材為檢測(cè)試樣，半懸于工作臺(tái)，觀察其自由下垂變化，越慢越好。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種低模量慢回彈性能的水性聚氨酯，其特征在于:以聚酯、二異氰酸酯和聚醚為主要原料，其中，聚酯為具有側(cè)甲基的聚酯，以己二酸和新戊二醇為聚酯反應(yīng)單體，聚酯的數(shù)均分子量為4500?5000; 二異氰酸酯為具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)的脂肪族二異氰酸酯，二異氰酸酯的添加量滿足其所含硬段與原料軟段的摩爾比為2.5?4.5;聚醚是由環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷的共聚物和分子量1000以下的三官能團(tuán)聚醚組成的混合物，聚醚的添加量滿足其所含羥基量占原料總羥基量的摩爾百分比為5?20%。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低模量慢回彈性能的水性聚氨酯，其特征在于:所述分子量1000以下的三官能團(tuán)聚醚為長(zhǎng)華慢回彈307聚醚。3.—種制備權(quán)利要求1所述低模量慢回彈性能的水性聚氨酯的方法，其特征在于:包括如下步驟: 1)于反應(yīng)釜內(nèi)加入聚酯和聚醚，溫度設(shè)置為95?1200C，脫水； 2)體系降溫至60?70°C，加入二異氰酸酯，再升溫至75?90°C，保溫2小時(shí)及以上，反應(yīng)至異氰酸根插入理論值； 3)向熔融體系中加入溶劑，降低體系粘度，溶劑為N-乙基吡咯、烷酮；同時(shí)加入親水?dāng)U鏈劑，該親水?dāng)U鏈劑包括二羥甲基丙酸、分子量500以內(nèi)的小分子量二醇和蓖麻油，二羥甲基丙酸占體系內(nèi)總反應(yīng)原料的質(zhì)量百分比為3?10%;溫度升至60?70°C，保溫反應(yīng)4小時(shí)及以上； 4)體系降溫至40?50°C，加中和劑，攪拌2-3min，中和度50?80%; 5)加水乳化:乳化溫度30?40°C，加入胺類擴(kuò)鏈劑封閉異氰酸根，常溫條件下反應(yīng)1min及以上，胺類擴(kuò)鏈劑的添加量滿足成品中異氰酸根與羥基的摩爾比為1.1?1.3; 6)出料。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低模量慢回彈性能的水性聚氨酯的方法，其特征在于:所述步驟3的小分子量二醇為丁 二醇、二甘醇、十二醇。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低模量慢回彈性能的水性聚氨酯的方法，其特征在于:所述步驟4的中和劑為三乙胺。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低模量慢回彈性能的水性聚氨酯的方法，其特征在于:所述步驟5的胺類擴(kuò)鏈劑為二乙烯三胺。
【文檔編號(hào)】C08G18/67GK105949427SQ201610470677
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年6月26日
【發(fā)明人】華明揚(yáng), 華伽杰, 蔡愛(ài)文, 項(xiàng)高朋, 沈群
【申請(qǐng)人】江陰市諾科科技有限公司