一種用于合成革面料的水性聚氨酯樹脂及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于合成革面料的水性聚氨酯樹脂及其制備方法，包括以下原料組分及重量份：多元醇120～150份；多異氰酸酯20～35份；第一擴(kuò)鏈劑3～6份；第二擴(kuò)鏈劑1～8份；第三擴(kuò)鏈劑1～8份；成鹽劑2～6份，其中，所述多元醇包括聚碳酸酯多元醇和聚硅氧烷多元醇，所述聚碳酸酯多元醇與所述聚硅氧烷多元醇的重量比例為(9?13):(0.1?0.4)。本發(fā)明獲得的水性聚氨酯樹脂制備成的合成革面料不僅軟而不粘，而且具有優(yōu)異的耐水解性、耐折性等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】
一種用于合成革面料的水性聚氨酯樹脂及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及高分子聚合物領(lǐng)域，具體公開了一種用于合成革面料的水性聚氨酯樹 脂及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 水性聚氨酯樹脂是以水為分散介質(zhì)，在加工過程中無需有機(jī)溶劑，而且產(chǎn)品體系 中不含有有毒的NC0基團(tuán)，避免了對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)操作人員的健康危害。水性聚氨酯樹脂 廣泛應(yīng)用到合成革面料領(lǐng)域，水性合成革面料不含苯系物、DMF等有機(jī)溶劑，具有無毒環(huán)保 的優(yōu)點(diǎn)，受到越來越多消費(fèi)者的喜愛。但由于受合成革采用水性聚氨酯樹脂技術(shù)上限制，導(dǎo) 致水性合成革發(fā)展受到限制，尤其在軟合成革面料上，一方面手感沒有溶劑型面料豐滿，塑 膠感嚴(yán)重，另一方面，如果將合成革的手感做軟，往往合成革表面會(huì)出現(xiàn)發(fā)粘的問題。因此， 亟需研究出一種水性聚氨酯樹脂解決合成革面料存在的手感問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種用于合成革面料的水性聚氨酯 樹脂及其制備方法，由該水性聚氨酯樹脂制備的合成革面料不僅軟而不粘，而且具有優(yōu)異 的耐水解性、耐折性。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)以上目的及其他目的，本發(fā)明是通過包括以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種水 性聚氨酯樹脂，包括以下原料組分及重量份： 多元醇 120~150份 多異氰酸酯 20~35份； 第一擴(kuò)鏈劑 3~6份；
[0005] 第二擴(kuò)鏈劑 1~8份； 第三擴(kuò)鏈劑 1~8份； 成鹽劑 份。
[0006] 優(yōu)選地，所述多元醇為130~140份。
[0007] 優(yōu)選地，所述多異氰酸酯為25~30份。
[0008]優(yōu)選地，所述第一擴(kuò)鏈劑為4~5份。
[0009]優(yōu)選地，所述第二擴(kuò)鏈劑為4~7份。
[0010]優(yōu)選地，所述第三擴(kuò)鏈劑為4~7份。
[0011]優(yōu)選地，所述成鹽劑為3~5份。
[0012] 優(yōu)選地，所述多元醇包括聚碳酸酯多元醇和聚硅氧烷多元醇，所述聚碳酸酯多元 醇與所述聚硅氧烷多元醇的重量比例為(9-13): (0.1-0.4)。
[0013] 更優(yōu)選地，所述多元醇還包括聚環(huán)氧丙烷多元醇和/或聚四氫呋喃多元醇。
[0014] 更優(yōu)選地，所述聚碳酸酯多元醇通過己內(nèi)酯與1，6-己二醇聚合反應(yīng)而獲得，所述 聚碳酸酯多元醇的分子量為1800-2100。
[0015]優(yōu)選地，所述多異氰酸酯選自甲苯二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、4,4_二環(huán)己 基甲烷二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、1，6_己二異氰酸酯、苯二亞甲基二異氰酸酯、 萘-1，5-二異氰酸酯、多亞甲基多苯基異氰酸酯、四甲基苯二亞甲基二異氰酸酯、甲基環(huán)己 基二異氰酸酯和二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯中的任意一種或多種。
[0016] 優(yōu)選地，所述第一擴(kuò)鏈劑選自二羥甲基丙酸、二羥甲基丁酸、二羥甲基戊酸和二羥 甲基辛酸中的一種或多種。
[0017] 優(yōu)選地，所述第二擴(kuò)鏈劑選自乙二醇、一縮二乙二醇、1，4-丁二醇、2，3-丁二醇、1， 6-己二醇、新戊二醇、二甘醇、甘油、山梨醇、三羥甲基丙烷和二羥甲基環(huán)己烷中的一種或多 種。
[0018]優(yōu)選地，所述第三擴(kuò)鏈劑選自乙二胺、異佛爾酮二胺、1，6_己二胺、1，3_環(huán)己二甲 胺和間苯二甲胺中的任意一種或多種。
[0019] 優(yōu)選地，所述成鹽劑為三乙胺。
[0020] 本發(fā)明公開一種制備如上述所述的水性聚氨酯樹脂的方法，包括以下步驟:將所 述多元醇和所述多異氰酸酯在85~95°C下反應(yīng)2~3h;再加入所述第一擴(kuò)鏈劑和所述第二 擴(kuò)鏈劑在75~85 °C下反應(yīng)5~8h;降溫至0~5 °C加入所述成鹽劑中和;加水后再加入所述第 三擴(kuò)鏈劑，減壓蒸餾，獲得水性聚氨酯樹脂。
[0021 ]優(yōu)選地，加入所述第一擴(kuò)鏈劑和所述第二擴(kuò)鏈劑的同時(shí)加入丙酮。
[0022] 丙酮的作用為調(diào)整反應(yīng)溶液的粘度。丙酮的添加量可根據(jù)反應(yīng)需要酌情添加。所 述丙酮在減壓蒸餾階段被蒸餾除去。
[0023] 本發(fā)明還公開一種如上述所述的水性聚氨酯樹脂或上述所述的方法制備的水性 聚氨酯樹脂在合成革面料中的用途。
[0024] 綜上所述，本發(fā)明提供一種用于合成革面料的水性聚氨酯樹脂及其制備方法，其 有益效果為：
[0025] 本發(fā)明在水性聚氨酯制備過程中加入聚碳酸酯多元醇和聚硅氧烷多元醇，而聚碳 酸酯多元醇是通過己內(nèi)酯與1，6_己二醇反應(yīng)而獲得，由于己內(nèi)酯具有較低的玻璃化溫度， 本身非常柔軟，具有極大的伸展性，使得由獲得水性聚氨酯制備的合成革面料不僅手感柔 軟，而且具有優(yōu)異的耐水解性、常溫及低溫耐曲撓性，在耐磨、耐溶劑性能方面也非常優(yōu)異； 聚硅氧烷多元醇能夠給由水性聚氨酯樹脂制備的合成革帶來柔軟性能、滑爽的手感，同時(shí) 避免水性合成革面料的粘連的問題；由獲得的水性聚氨酯樹脂制備的合成革面料不僅軟而 不粘，而且具有優(yōu)異的耐水解性、馬丁代爾耐磨性能和耐溶劑性。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，而非限制 本發(fā)明的范圍。
[0027] 實(shí)施例1
[0028] 將130g聚碳酸酯多元醇（分子量為2000)和3g聚硅氧烷多元醇在100°C脫水一小 時(shí)，然后降溫至50°C，加入23g的甲苯二異氰酸酯，升溫至90°C保溫反應(yīng)2小時(shí)，兩小時(shí)測(cè)定 NC0含量，達(dá)到理論值后降溫至50°C，加入4.68g的二羥甲基丙酸和1.8g的1,4-丁二醇和少 量丙酮調(diào)整粘度，升溫至80°C反應(yīng)6小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束測(cè)定NCO含量，然后降溫至5°C，加入 3.53g的三乙胺進(jìn)行中和，中和30分鐘后，高速剪切下加入去離子水，分散2分鐘，然后緩慢 加入用冰水稀釋的2g的乙二胺，減壓蒸餾除去體系中的丙酮，即得到樣品1。
[0029] 實(shí)施例2
[0030]將ll〇g聚碳酸酯多元醇(分子量為2000)、32g聚氧化丙烯二元醇（分子量為2000) 和2g聚硅氧烷二元醇在110°C脫水一小時(shí)，然后降溫至50°C，加入32g的異佛爾酮二異氰酸 酯，升溫至90°C保溫反應(yīng)3小時(shí)，兩小時(shí)測(cè)定NC0含量，達(dá)到理論值后降溫至50°C，加入3.2g 的二羥甲基丙酸和6.2g的1，4_ 丁二醇和少量丙酮調(diào)整粘度，升溫至80 °C反應(yīng)6小時(shí)，反應(yīng)結(jié) 束測(cè)定NC0含量，然后降溫至5°C，加入2.41g的三乙胺進(jìn)行中和，中和30分鐘后，高速剪切下 加入去離子水，分散2分鐘，然后緩慢加入用冰水稀釋的4g的異佛爾酮二胺，減壓蒸餾除去 體系中的丙酮，即得到樣品2。
[0031] 實(shí)施例3
[0032]將90g聚碳酸酯多元醇(分子量為2000)、40g聚四氫呋喃多元醇(分子量為2000)和 2g聚硅氧烷二元醇在105°C脫水一小時(shí)，然后降溫至50°C，加入32g的甲苯二異氰酸酯，升溫 至90°C保溫反應(yīng)3小時(shí)，兩小時(shí)測(cè)定NC0含量，達(dá)到理論值后降溫至50°C，加入5.86g的二羥 甲基丙酸和3g的一縮二乙二醇和少量丙酮調(diào)整粘度，升溫至80°C反應(yīng)6小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束測(cè)定 NC0含量，然后降溫至5°C，加入4.41g的三乙胺進(jìn)行中和，中和30分鐘后，高速剪切下加入去 離子水，分散2分鐘，然后緩慢加入用冰水稀釋的2. lg的乙二胺，減壓蒸餾除去體系中的丙 酮，即得到樣品3。
[0033] 實(shí)施例4
[0034]將120g聚碳酸酯多元醇(分子量為2000)、18g聚四氫呋喃多元醇（分子量為3000) 和2g聚硅氧烷二元醇在105°C脫水一小時(shí)，然后降溫至50°C，加入35g的異佛爾酮二異氰酸 酯，升溫至90 °C保溫反應(yīng)3小時(shí)，兩小時(shí)測(cè)定NC0含量，達(dá)到理論值后降溫至50 °C，加入5.33g 的二羥甲基丙酸和2g的1，4_ 丁二醇和少量丙酮調(diào)整粘度，升溫至80 °C反應(yīng)6小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束 測(cè)定NC0含量，然后降溫至5°C，加入4.Olg的三乙胺進(jìn)行中和，中和30分鐘后，高速剪切下加 入去離子水，分散2分鐘，然后緩慢加入用冰水稀釋的1.2g的乙二胺，減壓蒸餾除去體系中 的丙酮，即得到樣品4。
[0035] 對(duì)比例1
[0036]將120g聚碳酸酯多元醇(分子量為2000)和18g聚四氫呋喃多元醇(分子量為3000) 在105°C脫水一小時(shí)，然后降溫至50°C，加入35g的異佛爾酮二異氰酸酯，升溫至90°C保溫反 應(yīng)3小時(shí)，兩小時(shí)測(cè)定NC0含量，達(dá)到理論值后降溫至50°C，加入5.33g的二羥甲基丙酸和2g 的1，4_ 丁二醇和少量丙酮調(diào)整粘度，升溫至80°C反應(yīng)6小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束測(cè)定NC0含量，然后降 溫至5°C，加入4.Olg的三乙胺進(jìn)行中和，中和30分鐘后，高速剪切下加入去離子水，分散2分 鐘，然后緩慢加入用冰水稀釋的1.2g的乙二胺，減壓蒸餾除去體系中的丙酮，即得到樣品5。
[0037] 測(cè)試結(jié)果
[0038] (1)使用涂四杯測(cè)試本發(fā)明實(shí)施例1~4以及對(duì)比例1中獲得的水性聚氨酯樹脂在 25°(：下的粘度分別為 :753、673、703、723、843。
[0039] (2)將上述實(shí)施例中獲得的5個(gè)水性聚氨酯樣品以及兩種市面銷售的水性聚氨酯 樹脂以相同的工藝制成合成革面料，然后進(jìn)行柔軟度、粘度、耐醇性和耐水性測(cè)試。
[0040]其中，柔軟度:很柔軟為5級(jí)，柔軟4級(jí)，較柔軟為3級(jí)，較硬為2級(jí)，硬為1級(jí)；
[0041 ]粘度:很粘為5級(jí)，粘4級(jí)，較粘為3級(jí)，較不粘為2級(jí)，不粘1級(jí)。
[0042]表1由實(shí)施例1-4、對(duì)比例1及市面銷售的水性聚氨酯制成的合成革面料的性能測(cè) 試結(jié)果
[0044] 表1為實(shí)施例1至4、對(duì)比例1及市面銷售的水性聚氨酯樹脂制成的合成革面料的性 能測(cè)試結(jié)果。從表1中看出，由實(shí)施例1至4以及對(duì)比例1獲得水性聚氨酯樹脂制成的合成革 面料的柔軟性較好，對(duì)粘度性能也有大大的改善，實(shí)施例1至4的合成革面料的粘度優(yōu)于對(duì) 比例1，說明加入聚硅氧烷多元醇提高了合成革的粘度性能;并且由實(shí)施例1至4以及對(duì)比例 1獲得水性聚氨酯制成的合成革面料在常溫、低溫耐折性、以及耐水解性上均不低于由市場(chǎng) 銷售中水性聚氨酯制成的合成革面料。所以，由實(shí)施例1至4獲得水性聚氨酯制成的合成革 面料在柔軟度、粘度、耐水解性和耐折性方面的性能優(yōu)異，尤其在柔軟度、粘度方面可以做 到軟而不粘，大大改善了合成革面料的產(chǎn)品質(zhì)量。
[0045] 以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明任何形式上和實(shí)質(zhì)上的限制， 應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明方法的前提下，還將可以做出 若干改進(jìn)和補(bǔ)充，這些改進(jìn)和補(bǔ)充也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員， 在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，當(dāng)可利用以上所揭示的技術(shù)內(nèi)容而做出的些許更 動(dòng)、修飾與演變的等同變化，均為本發(fā)明的等效實(shí)施例；同時(shí)，凡依據(jù)本發(fā)明的實(shí)質(zhì)技術(shù)對(duì) 上述實(shí)施例所作的任何等同變化的更動(dòng)、修飾與演變，均仍屬于本發(fā)明的技術(shù)方案的范圍 內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種水性聚氨醋樹脂，其特征在于:包括W下原料組分及重量份： 多元醇 120~]50份； 多異氯酸廳 20~35份； 第一擴(kuò)鏈劑 3~.6汾； 第二擴(kuò)鏈劑 1~8份； 第Ξ?dāng)U鏈劑 1~8份; 成盤劑 2~6份; 其中，所述多元醇包括聚碳酸醋多元醇和聚硅氧烷多元醇，所述聚碳酸醋多元醇與所 述聚硅氧烷多元醇的重量比例為(9-13): (0.1-0.4)。2. 如權(quán)利要求1所述的水性聚氨醋樹脂，其特征在于:所述多元醇還包括聚環(huán)氧丙烷多 元醇和/或聚四氨巧喃多元醇。3. 如權(quán)利要求1所述的水性聚氨醋樹脂，其特征在于:所述聚碳酸醋多元醇通過己內(nèi)醋 與1，6-己二醇進(jìn)行聚合反應(yīng)而獲得。4. 如權(quán)利要求1所述的陰離子水性聚氨醋樹脂，其特征在于:所述多異氯酸醋選自甲苯 二異氯酸醋、異佛爾酬二異氯酸醋、4,4-二環(huán)己基甲燒二異氯酸醋、二苯基甲燒二異氯酸 醋、1,6-己二異氯酸醋、苯二亞甲基二異氯酸醋、糞-1,5-二異氯酸醋、多亞甲基多苯基異氯 酸醋、四甲基苯二亞甲基二異氯酸醋、甲基環(huán)己基二異氯酸醋和二環(huán)己基甲燒二異氯酸醋 中的任意一種或多種。5. 如權(quán)利要求1所述的水性聚氨醋樹脂，其特征在于:所述第一擴(kuò)鏈劑選自二徑甲基丙 酸、二徑甲基下酸、二徑甲基戊酸和二徑甲基辛酸中的一種或多種。6. 如權(quán)利要求1所述的水性聚氨醋樹脂，其特征在于:所述第二擴(kuò)鏈劑選自乙二醇、一 縮二乙二醇、1，4-下二醇、2，3-下二醇、1，6-己二醇、新戊二醇、二甘醇、甘油、山梨醇、Ξ徑 甲基丙烷和二徑甲基環(huán)己燒中的一種或多種。7. 如權(quán)利要求1所述的水性聚氨醋樹脂，其特征在于:所述第Ξ?dāng)U鏈劑選自乙二胺、異 佛爾酬二胺、1,6-己二胺、1,3-環(huán)己二甲胺和間苯二甲胺中的任意一種或多種。8. -種制備如權(quán)利要求1至8任一所述的水性聚氨醋樹脂的方法，其特征在于:包括W 下步驟:將所述多元醇和所述多異氯酸醋在85~95°C下反應(yīng)2~化;再加入所述第一擴(kuò)鏈劑 和所述第二擴(kuò)鏈劑在75~85°C下反應(yīng)5~化;降溫至0~5°C加入所述成鹽劑中和;加水后再 加入所述第Ξ?dāng)U鏈劑，減壓蒸饋，獲得水性聚氨醋樹脂。9. 如權(quán)利要求8所述的水性聚氨醋樹脂的制備方法，其特征在于:加入所述第一擴(kuò)鏈劑 和所述第二擴(kuò)鏈劑的同時(shí)加入丙酬。10. 如權(quán)利要求1至7任一所述的水性聚氨醋樹脂或如權(quán)利要求8至9任一所述的方法制 備的水性聚氨醋樹脂在合成革面料中的用途。
【文檔編號(hào)】C08G18/34GK105968309SQ201610494902
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年6月27日
【發(fā)明人】汪飛, 戴家兵, 李維虎, 趙曦, 趙春娥, 花亮亮
【申請(qǐng)人】合肥科天水性科技有限責(zé)任公司, 蘭州科天水性高分子材料有限公司, 蘭州科天水性科技有限公司