一種耐黃變的水性聚氨酯乳液及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種水性聚氨酯乳液，特別是涉及一種耐黃變的水性聚氨酯乳液及其 制備方法。
【背景技術】
[0002] 水性聚氨酯乳液是一類新材料，可以用于粘合劑、涂料、皮革涂飾劑、油漆、油墨等 領域，由于采用水代替有機溶劑作為分散介質，所以VOC含量低，氣味小，不污染環(huán)境，屬于 環(huán)境友好類材料，因此受到了廣泛的關注，正逐步取代傳統(tǒng)溶劑型聚氨酯乳液材料。
[0003] 聚氨酯的原料主要有兩種一一異氰酸酯和多元醇，傳統(tǒng)的異氰酸酯為芳香族異氰 酸酯，以其為原料制備的水性聚氨酯強度高，但是存在易黃變的缺點，近年脂肪族異氰酸酯 為原料制備的水性聚氨酯乳液由于耐黃變而受到重視。在多元醇方面，由于聚酯多元醇容 易發(fā)生水解，因此水性聚氨酯基本是以線性的聚醚型多元醇為主，聚醚型水性聚氨酯的低 溫柔順性好，耐水解，但是該聚氨酯在成膜后的膜的強度低、耐刮擦性差、粘結力差，應用場 所受限。采用聚四氫呋喃、聚碳酸亞己酯二醇可以得到粘結強度高、耐磨性及耐刮擦性能優(yōu) 良的水性聚氨酯，但產品成本高，不利于工業(yè)化的大規(guī)模生產，限制了使用和推廣。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種耐黃變的水性聚氨酯乳液，以脂肪族異氰酸 酯、分子側鏈含有雙鍵的聚碳酸亞丙酯多元醇為原料而制得，具有不黃變，硬度、強度較高 且耐溶劑性能較好的優(yōu)點。
[0005] 為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案是：
[0006] -種耐黃變的水性聚氨酯乳液，按重量份計，由以下組份制成:側鏈含有不飽和雙 鍵的聚碳酸亞丙酯多元醇100份，親水擴鏈劑4-30份，阻聚劑0.1-10份，脂肪族二異氰酸酯 10-150份，催化劑0.01-1份，丙酮10-100份，去離子水100-300份，擴鏈交聯(lián)劑0.5-10份。
[0007] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述側鏈含有不飽和雙鍵的聚碳酸亞丙酯多元醇是以二氧化碳為 起始原料，在引發(fā)劑、催化劑作用下與環(huán)氧丙烷、烯丙基縮水甘油醚共聚合成的；所述側鏈 含有不飽和雙鍵的聚碳酸亞丙酯多元醇的分子量為1000-8000,羥基官能度為2-6,分子內 碳酸酯基團的摩爾分率為〇. 25-0.45，每個分子內雙鍵為1-5個。更優(yōu)選地，所述側鏈含有不 飽和雙鍵的聚碳酸亞丙酯多元醇的分子量1500-4000,羥基官能度為2-3,分子內碳酸酯基 團的摩爾分率為〇. 3-0.40，每個分子內雙鍵為2-4個。
[0008] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述親水擴鏈劑為N，N-二羥乙基單馬來酰胺酸、二羥甲基丙酸、二 羥甲基丁酸、N，N-(2-羥乙基)-2-氨基乙磺酸、N-(2-氨基乙基)-2-氨基丙磺酸中的一種或 幾種的混合物，所述親水擴鏈劑的重量份為6-15份。
[0009] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述阻聚劑為2,6_二叔丁基對甲酚、1，4_苯醌、1，4_苯二酚中的一 種或幾種的混合物，所述阻聚劑的重量份為1-5份。
[0010] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述脂肪族二異氰酸酯為異氟爾酮二異氰酸酯IPDI、六次甲級二 異氰酸酯HDI、氫化二苯基甲烷二異氰酸酯HMDI中的一種或幾種的混合物，所述脂肪族二異 氰酸酯的重量份為30-70份。
[0011] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述催化劑為辛酸亞錫、二月桂酸二正丁基錫、醋酸錫中的一種或 幾種的混合物，所述催化劑的重量份為0.05-0.5份。
[0012] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述擴鏈交聯(lián)劑為2-6官能度的小分子多元胺，所述2-6官能度的 小分子多元胺為乙二胺、二乙烯三胺中的一種或兩種的混合物，所述擴鏈交聯(lián)劑的重量份 為0.5-5份。
[0013] 本發(fā)明要解決的另一技術問題是提供上述耐黃變的水性聚氨酯乳液的制備方法。
[0014] 為解決上述技術問題，技術方案是：
[0015]按配方量稱取各組分，將側鏈含有不飽和雙鍵的聚碳酸亞丙酯多元醇脫水，加入 親水擴鏈劑、阻聚劑、脂肪族二異氰酸酯、催化劑，在60_100°C下反應1-10小時，降溫到-30-40°C，加入中和劑中和至反應體系的ph值為7，加入丙酮降粘，加入去離子水，3000-10000 轉/分鐘下高速乳化15-60分鐘，加入擴鏈交聯(lián)劑繼續(xù)反應0.5-8小時，升溫至40-80°C，減壓 脫除丙酮，得到耐黃變的水性聚氨酯乳液。
[0016] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述中和劑為三乙胺、三丙胺、三丁胺、氫氧化鈉、氨水中的一種或 幾種的混合物。
[0017] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0018] 本發(fā)明采用脂肪族二異氰酸酯代替易發(fā)生黃變的芳香族異氰酸酯，制備出的聚氨 酯乳液不黃變;現(xiàn)有的耐黃變的聚氨酯乳液大多使用聚醚和脂肪族異氰酸酯制備，強度較 低，采用聚碳酸酯多元醇代替聚醚多元醇雖然能夠提高強度，但是產品仍然為線性，所以強 度的提高比較有限，而且耐溶劑性能較差，而本發(fā)明采用的多元醇為側鏈含有不飽和雙鍵 的聚碳酸亞丙酯多元醇，得到的水性聚氨酯的側鏈含有不飽和雙鍵，分子內的側鏈雙鍵或 分子間的側鏈雙鍵可發(fā)生交聯(lián)反應，因此可以通過進一步擴鏈、交聯(lián)，制備出交聯(lián)型的水性 聚氨酯乳液，強度、硬度及耐溶劑性能方面均得到了較大的提高。
【具體實施方式】
[0019] 下面將結合具體實施例來詳細說明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實施例以及說明 用來解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。
[0020] 實施例1
[0021 ]將100重量份側鏈含有不飽和雙鍵、分子量3000、羥基官能度為2、分子內碳酸酯基 團摩爾分率為0.25、分子內平均雙鍵含量為1的聚碳酸亞丙酯多元醇脫水后，加入5重量份 親水擴鏈劑二羥甲基丙酸，1重量份阻聚劑1，4-苯醌，26.3重量份IPDI，0.05重量份辛酸亞 錫，在80°C下反應4小時，降溫至40°C，加入三乙胺中和至反應體系的ph值為7,加入10重量 份丙酮降低粘度，加入去離子水300重量份，3000轉/分鐘下高速乳化60分鐘，加入0.5重量 份乙二胺繼續(xù)反應2小時，升溫至80°C，減壓脫除丙酮，得到固含量為31%的水性聚氨酯乳 液。
[0022] 實施例2
[0023]將100重量份側鏈含有不飽和雙鍵、分子量3000、羥基官能度為2、分子內碳酸酯基 團摩爾分率為0.3、分子內平均雙鍵含量為2的聚碳酸亞丙酯多元醇脫水后，加入5重量份親 水擴鏈劑二羥甲基丁酸，0.5重量份阻聚劑2，6-二叔丁基對甲酚，20重量份IPDI，0.5重量份 二月桂酸二正丁基錫，在80°C下反應10小時，降溫至30°C，加入氫氧化鈉中和至反應體系的 Ph值為7，加入40重量份丙酮降低粘度，加入去離子水250重量份，10000轉/分鐘下高速乳化 15分鐘，加入0.5重量份乙二胺繼續(xù)反應2小時，升溫至70°C，減壓脫除丙酮，得到固含量為 34%的水性聚氨酯乳液。
[0024] 實施例3
[0025]將100重量份側鏈含有不飽和雙鍵、分子量3000、羥基官能度為2、分子內碳酸酯基 團摩爾分率為0.35、分子內平均雙鍵含量為2.5的聚碳酸亞丙酯多元醇脫水后，加入10重量 份親水擴鏈劑二羥甲基丙酸，2重量份阻聚劑2,6_二叔丁基對甲酚，44.7重量份HDI，0.3重 量份二月桂酸二正丁基錫，在80°C下反應4小時，降溫至40°C，加入三乙胺中和至反應體系 的Ph值為7,加入10重量份丙酮降低粘度，加入去離子水300重量份，6000轉/分鐘下高速乳 化35分鐘，加入2重量份乙二胺繼續(xù)反應2小時，升溫至80°C，減壓脫除丙酮，得到固含量為 35.4%的水性聚氨酯乳液。
[0026] 實施例4
[0027]將100重量份側鏈含有不飽和雙鍵、分子量3000、羥基官能度為2、分子內碳酸酯基 團摩爾分率為0.35、分子內平均雙鍵含量為5的聚碳酸亞丙酯多元醇脫水后，加入8重量份 親水擴鏈劑二羥甲基丙酸，5重量份阻聚劑2，6-二叔丁基對甲酚，62.3重量份氫化二苯基甲 烷二異氰酸酯，0.1重量份醋酸錫，在80°C下反應4小時，降溫至40°C，加入三乙胺中和至反 應體系的Ph值為7,加入10重量份丙酮降低粘度，加入去離子水300重量份，7000轉/分鐘下 高速乳化30分鐘，加入2重量份乙二胺繼續(xù)反應2小時，升溫至80°C，減壓脫除丙酮，得到固 含量為37.3%的水性聚氨酯乳液。
[0028] 實施例5
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