CN100400151C

CN100400151C - 一种着色交联聚氨酯微球的制备方法

Info

Publication number: CN100400151C
Application number: CNB2005100606760A
Authority: CN
Inventors: 李文静
Original assignee: Ningbo Institute of Technology of ZJU
Current assignee: Ningbo Institute of Technology of ZJU
Priority date: 2005-09-09
Filing date: 2005-09-09
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2025-09-09
Also published as: CN1792422A

Abstract

本发明研究了一种着色交联聚氨酯微球的制备方法。该方法通过合成异氰酸基封端的预聚物，悬浮聚合制备聚氨酯微球和微球表面后处理，压滤、洗涤、烘干、粉碎、分级。制备出具有颜色的聚氨酯微球，本发明原料易得，成本低，根据本发明的方法制备的着色聚氨酯微球分散性好。

Description

一种着色交联聚氨酯微球的制备方法

技术领域

本发明涉及精细化工领域，特别地，涉及一种着色交联聚氨酯微球的制备方法。

背景技术

聚氨酯微球由于它所特有的高弹性、耐磨性，在涂料、油墨等方面的应用有明显的优势。添加到高档涂料中体现出丝绸状极其滑爽的哑光特性，并具有良好的触觉感受。聚氨酯行业普遍采用的分散体系都是有机分散体系，制备过程忌水，如丙酮-液体石蜡分散体系，在实际应用中，容易造成有机溶剂污染，生产操作环境差，反应成本高及有机溶剂回收成本高等不利因素。另外，采用有机溶剂时，如欲使聚氨酯微球中也含有能提高刚性的聚脲键的话，则需通过加入交联剂来形成聚氨酯聚脲键交联产物，如黄少铭，吴立芬等人在《聚氨酯工业》第14卷第1期上发表的“聚氨酯微球的合成及其表征”，这样使得生产成本增高。

制备色浆的过程是将聚氨酯微球用于涂料、油墨等的必要过程，一般来说，采用有机分散体系制备有色聚氨酯颜料都要进行除湿。另外，由于添加色浆是非均相物理混合，因此，一般都要通过添加颜料分散剂来使制备出来的聚氨酯微球分散均匀，也存在增加生产成本的问题。

由于涂料中传统无机粉填充料如二氧化硅、碳酸钙等是刚性晶体，通过一般的表面覆盖与改性均不能使其具有弹性与真球。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种着色交联聚氨酯微球的制备方法。

本发明采用如下技术方案来实现本发明的目的：一种着色交联聚氨酯微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)合成异氰酸基封端的预聚物；

(2)悬浮聚合制备聚氨酯微球；

(3)微球表面后处理，压滤、洗涤、烘干、粉碎、分级。

所述步骤(1)中，以异氰酸酯和多元醇为原料合成异氰酸基封端的预聚物，所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯，所述多元醇为聚醚多元醇；

进一步地，所述步骤(1)具体为将所述聚醚多元醇及磷酸加入反应瓶中，开动搅拌并升温至50-60℃，启动真空脱水3小时，搅拌下加入甲苯二异氰酸酯，升温至75-80℃，反应3小时，冷却后取出得异氰酸基封端的预聚物。

进一步地，所述步骤(2)具体为：

①能和预聚物反应的聚醚多元醇为介质碾入颜料制备色浆；

所述步骤①具体为将羟值为56的聚醚和氧化铁红按质量比1∶2混合后用三辊机碾磨至刮板细度小于5的活性色浆；或

将羟值为56的聚醚和钛白粉按质量比1∶2混合后用三辊机碾磨至刮板细度小于5的活性色浆。

②.将水、吐温-80、OP-10和十二烷基硫酸钠混合制备分散液，所述水、吐温-80、OP-10和十二烷基硫酸钠的质量比为200∶8∶20∶5；

③.将所述预聚物和色浆混和均匀，倒入分散液中，在高剪切分散下，固化成分散的含有聚氨酯聚脲键交联的聚氨酯着色微球。

进一步地，所述步骤③具体为将90份合成的预聚物冷却至5-10℃，与40份冷却至5-10℃色浆混合均匀，倒入预冷却至5-15℃的分散液中，在高剪切分散下，形成表面固化的含有聚氨酯聚脲键交联键包裹颜料的聚氨酯微球，继续再搅拌或再放置促使微球固化完成。

本发明具有以下技术效果：

1.异氰酸酯采用通用的甲苯二异氰酸酯，多元醇采用通用的聚醚多元醇，原料易得，成本低；

2.通过调节异氰酸酯与聚醚用量可制备不同弹性的聚氨酯微球；本发明制备的聚氨酯微球具有真球性与高弹性的特性，具有传统无机粉填充料等无法比拟的优势；

3.制备过程不涉及有机溶剂；生产操作环境改善，反应成本降低，减少了有机溶剂的回收成本；

4.着色聚氨酯微球不要另外加入交联剂，即具有聚氨酯聚脲键交联结构，耐有机溶剂；

5.本发明颜料无需另外除湿即可加入水相反应体系中，同时，也无需另外加入颜料分散剂，而且根据本发明的方法制备的着色聚氨酯微球分散性好，颜色均匀。

具体实施方式

本发明的方法包括以下步骤：

1.合成异氰酸基封端的预聚物：本发明以异氰酸酯和多元醇为主要原料合成异氰酸基封端的预聚物，异氰酸酯可以采用通用的甲苯二异氰酸酯，多元醇可以采用通用的聚醚多元醇。

2.悬浮聚合制备聚氨酯微球：本发明以能和预聚物反应的聚醚多元醇为介质碾入颜料制备色浆；预聚物和色浆混和均匀，倒入含表面活性剂的分散液中，在高剪切分散下，固化成分散的含有聚氨酯聚脲键交联的聚氨酯着色微球；通过加入聚醚调节交联程度，可以控制微球的弹性；通过在聚醚碾入不同颜料可制备不同颜色的微球。

3.微球表面后处理，压滤、洗涤、烘干、粉碎、分级。

下面根据实施例详细说明本发明。

实施例1

一、合成异氰酸基封端的预聚物：

取甲苯二异氰酸酯(8020) 60克，

聚醚多元醇(羟值为56，官能团3) 80克，

聚醚多元醇(羟值为100，官能团4) 10克，

磷酸 0.1克，

将上述聚醚多元醇及磷酸加入反应瓶中，开动搅拌并升温至50-60℃，启动真空脱水3小时。搅拌下加入甲苯二异氰酸酯，升温至75-80℃，反应3小时，冷却后取出得异氰酸基封端的预聚物。

二、悬浮聚合制备聚氨酯微球：

(1)制备色浆

将羟值为56的聚醚100克，氧化铁红200克混合后用三辊机碾磨至刮板细度小于5的活性色浆。

(2)制备分散液

取水 200克，

吐温-80 8克，

OP-10(20％水溶液) 20克，

十二烷基硫酸钠 5克，

将它们混合形成分散液。

(3)分散造粒

将90份合成的预聚物冷却至5-10℃，与40份冷却至5-10℃色浆混合均匀，倒入预冷却至5-15℃含表面活性剂吐温-80和AEO-4的分散液中，在高剪切分散下，预聚物和水反应速度较快，开始有大量泡沫生成，随着分散过程和固化过程的进行，几分钟至十几分钟后体系温度会升高，泡沫减少。形成表面固化的含有聚氨酯聚脲键交联键包裹颜料的聚氨酯微球。继续再搅拌或再放

置促使微球固化完成。

三、微球表面后处理，压滤、洗涤、烘干、粉碎、分级。

实施例2

将羟值为56的聚醚100克，钛白粉200克混合后用三辊机碾磨至刮板细度小于5的活性色浆。其余与实施例1相同。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种着色交联聚氨酯微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)合成异氰酸基封端的预聚物：

以异氰酸酯和多元醇为原料合成异氰酸基封端的预聚物，所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯，所述多元醇为聚醚多元醇；

具体为将聚醚多元醇及磷酸加入反应瓶中，开动搅拌并升温至50-60℃，启动真空脱水3小时；搅拌下加入甲苯二异氰酸酯，升温至75-80℃，反应3小时，冷却后取出得异氰酸基封端的预聚物；

(2)悬浮聚合制备聚氨酯微球：

①以能和预聚物反应的聚醚多元醇为介质碾入颜料制备色浆；

将羟值为56的聚醚和氧化铁红按质量比1∶2混合后用三辊机碾磨至刮板细度小于5的活性色浆；或

将羟值为56的聚醚和钛白粉按质量比1∶2混合后用三辊机碾磨至刮板细度小于5的活性色浆；

②将水、吐温-80、OP-10和十二烷基硫酸钠混合制备分散液，所述水、吐温-80、OP-10和十二烷基硫酸钠的质量比为200∶8∶20∶5；

③将所述预聚物和色浆混和均匀，倒入分散液中，在高剪切分散下，固化成分散的含有聚氨酯聚脲键交联的聚氨酯着色微球；

具体为将90份合成的预聚物冷却至5-10℃，与40份冷却至5-10℃色浆混合均匀，倒入预冷却至5-15℃的分散液中，在高剪切分散下，形成表面固化的含有聚氨酯聚脲键交联键包裹颜料的聚氨酯微球，继续再搅拌或再放置促使微球固化完成；

(3)微球表面后处理，压滤、洗涤、烘干、粉碎、分级。