CN101845269A - Pvc防护手套用水性聚氨酯涂饰剂及其制备方法 - Google Patents

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本发明是一种PVC防护手套用水性聚氨酯涂饰剂及其制备方法，属于聚氨酯涂料组合物，特别涉及防护手套用的水性聚醚聚氨酯乳液涂饰剂及其制备。其特征在于：①以混合聚醚多元醇与脂肪族二异氰酸酯为原料合成端异氰酸酯基预聚物，其中，异氰酸根基团与羟基基团的摩尔比为：NCO∶OH＝2.0～3.2；②以二羟甲基丙酸DMPA为亲水性扩链剂，其用量为预聚物重量的3％～6％；③以三乙胺为支化型扩链剂，其用量为预聚物重量的1％～4％；④在乳液中加入偶联剂，其加入量为预聚物的2％～5％；⑤乳液的固含量为25％～30％。提供了一种储存稳定性好，附着力强、弹性好、拉伸力高，使用寿命长，穿着舒适、脱戴自如的PVC防护手套用水性聚氨酯涂饰剂及其制备方法。

Description

PVC防护手套用水性聚氨酯涂饰剂及其制备方法
技术领域
本发明是一种PVC防护手套用水性聚氨酯涂饰剂及其制备方法，属于聚氨酯涂料组合物，特别涉及防护手套用的水性聚醚聚氨酯乳液涂饰剂及其制备。
背景技术
天然橡胶防护手套具有弹性好强度高的特点，所以多年来一直被人们使用。但是由于天然橡胶资源的短缺、价格持续上涨以及天然橡胶分子结构中包含的蛋白质结构，有导致人体皮肤过敏反应甚至感染的弊端。PVC塑胶材料由于其耐化学腐蚀、强度高、加工性能好、价格较低等特点，所以近年来，PVC防护手套作为天然橡胶防护手套的替代品在医疗卫生、食品加工、化工制药、家庭清洁、宾馆饭店等诸多领域得到广泛应用。
PVC防护手套是将手套模浸渍于PVC乳胶中挂膜、胶化后制得，由于PVC材料本身的自粘性，导致手套在生产过程中难以脱模，给使用中穿戴、脱除带来不便。为此，必须将手套进行表面处理。
聚氨酯涂层具有出色的低温柔韧性能，防病菌渗透性，良好的透气性，是PVC防护手套适合的涂层。但是，现有技术中的聚氨酯涂饰剂还存在如下问题，有待解决：
1.使用溶剂型聚氨酯涂饰剂，溶剂挥发，浪费资源、污染环境。
2.市售聚氨酯乳液涂饰剂，储存稳定性差、易黄变，而且，涂层的附着力欠佳，易翘皮、自然脱落，使用寿命短。
3.手套的爽滑度还达不到脱戴自如的要求。
4.制造工艺复杂，生产成本较高。
发明内容
本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处，而提供一种储存稳定性好，不会变黄，涂层成膜后，附着力强、弹性好、拉伸力高，不会自然脱落，使用寿命长，穿着舒适、脱戴自如，节约能源、有利于环境保护的PVC防护手套用水性聚氨酯涂饰剂。
本发明的目的还在于提供一种工艺简单，生产成本较低的PVC防护手套用水性聚氨酯涂饰剂的制备方法。
本发明的目的可以通过如下措施来达到：
本发明的PVC防护手套用水性聚氨酯涂饰剂，其特征在于：
①.以混合聚醚多元醇与脂肪族二异氰酸酯为原料合成端异氰酸酯基预聚物，其中，异氰酸根基团与羟基基团的摩尔比为：NCO∶OH＝2.0～3.2；
②.以二羟甲基丙酸DMPA为亲水性扩链剂，其用量为预聚物重量的3％～6％；
③.以三乙胺为支化型扩链剂，其用量为预聚物重量的1％～4％；
④.在乳液中加入偶联剂，其加入量为预聚物的2％～5％；
⑤.乳液的固含量为25％～30％。
发明人采用混合聚醚多元醇与脂肪族二异氰酸酯为原料合成端异氰酸酯基预聚物，为合成不会变黄，涂层成膜后，附着力强、弹性好、拉伸力高的水性聚氨酯涂饰剂奠定了主体材料基础。
采用二羟甲基丙酸DMPA作为亲水性扩链剂，二羟甲基丙酸DMPA既是一种典型的新戊基结构，又是一种典型的二元醇结构，新戊基结构赋予它良好的耐热性、耐水解性，在通过羟基扩链的同时，引入的亲水基团-COOH，为提高乳液的稳定性作出了贡献。储存稳定性大于6个月。
三乙胺为支化型扩链剂，通过支化，扩链，交联，形成网状聚合物结构，有效提高了聚氨酯乳液的附着力，提高了PVC防护手套的使用寿命。
偶联剂组分的加入，一方面能与乳液聚合物的羟基、羧基结合，另一方面与PVC手套的非乳胶成分结合，从而达到结合聚氨酯涂层与PVC基体的目的，使涂膜具有较强的附着力。能有效屏蔽亲水基团，使成膜形成立体网状结构，提高涂膜的耐水性和附着力，使乳液涂在手套上不易翘皮。而且手套的爽滑度提高，达到了脱戴自如的要求。耐水性也有明显提高。
本发明的PVC防护手套用水性聚氨酯涂饰剂，特征①中所述之混合聚醚多元醇由分子量1000的聚醚二醇、分子量2000的聚醚二醇和分子量3050的聚醚三醇混合而成。
本发明的PVC防护手套用水性聚氨酯涂饰剂，其特征在于特征①中所述之聚醚二醇是聚丙二醇或聚四氢呋喃二醇，聚醚三醇是聚丙三醇。
本发明的PVC防护手套用水性聚氨酯涂饰剂，所述之混合聚醚多元醇的重量比例为：聚醚1000∶聚醚2000∶聚醚3050＝1∶2∶0.6。
本发明的PVC防护手套用水性聚氨酯涂饰剂，所述之脂肪族二异氰酸酯是异佛尔酮二异氰酸酯IPDI或1，6-六亚甲基二异氰酸酯HDI。
本发明的PVC防护手套用水性聚氨酯涂饰剂，特征④中所述之偶联剂是Sn4+离子或传统硅偶联剂。
本发明的PVC防护手套用水性聚氨酯涂饰剂，特征④中所述之偶联剂是二氧化锡碱性水溶液或有机硅偶联剂。
本发明的PVC防护手套用水性聚氨酯涂饰剂，其特征在于包括如下按照重量份数计的原料组分：
聚醚二醇1000                  10
聚醚二醇2000                  20
聚醚三醇3050                  6
异佛尔酮二异氰酸酯IPDI        11
亲水性扩链剂二羟甲基丙酸DMPA  1.7
支化型扩链剂三乙胺            1.7
偶联剂二氧化锡                1.41
乙二胺                        适量
水                            适量。
本发明的PVC防护手套用水性聚氨酯涂饰剂的制备方法，其特征包括如下步骤：
①.端异氰酸酯基聚氨酯预聚物的制备
按照NCO∶OH＝2.0～3.2摩尔比例，首先将混合聚醚投入反应釜中，120℃温度下，真空脱水1～2小时，降温至80～90℃后，投入准确计量的脂肪族二异氰酸酯，催化剂二丁基二月桂酸锡存在下，搅拌反应1～2小时，得到端异氰酸酯基聚氨酯预聚物，备用；
②.亲水扩链
在步骤①制备的端异氰酸酯基聚氨酯预聚物中，加入准确计量的亲水性扩链剂二羟甲基丙酸DMPA，其加入量为预聚物重量的3％～6％；继续搅拌反应1小时，得亲水扩链预聚体备用；
③支化交联扩链
在经②步骤亲水扩链后的预聚体中，加入准确计量的支化扩链剂三乙胺，其加入量为预聚物重量的1％～4％，搅拌下反应至NCO％到拟定数值时，降温至50℃，得支化交联扩链预聚体，备中和用；
④.中和
在经步骤③支化交联扩链后的预聚体中，加入乙二胺中和反应0.5h，稳定pH在7～8之间，得中和预聚体，备乳化用；
⑤.乳化
在经步骤④中和后的聚氨酯预聚体中，加入偶联剂，其加入量为预聚物的2％～5％之间，并加入计量的水，控制固含量在25％～30％之间，经高速搅拌分散0.5～1小时，得到本发明的PVC防护手套用水性聚氨酯涂饰剂。
本发明的PVC防护手套用水性聚氨酯涂饰剂及其制备方法，相比现有技术产生了如下积极效果：
1.提供了一种储存稳定性好，不会变黄，涂层成膜后，附着力强、弹性好、拉伸力高，不会自然脱落，使用寿命长，穿着舒适、脱戴自如，节约能源、有利于环境保护的PVC防护手套用水性聚氨酯涂饰剂。
2.提供了一种工艺简单，生产成本较低的PVC防护手套用水性聚氨酯涂饰剂的制备方法。
3.采用混合聚醚多元醇与脂肪族二异氰酸酯为原料合成端异氰酸酯基预聚物，为合成不会变黄，涂层成膜后，附着力强、弹性好、拉伸力高的水性聚氨酯涂饰剂奠定了主体材料基础。
4.二羟甲基丙酸DMPA亲水性扩链剂，在通过羟基扩链的同时，引入的亲水基团-COOH，为提高乳液的稳定性作出了贡献，储存稳定性大于6个月。
5.三乙胺为支化型扩链剂，通过支化，扩链，交联，形成网状聚合物结构，有效提高了聚氨酯乳液的附着力，提高了PVC防护手套的使用寿命。
6.偶联剂组分的加入，一方面能与聚合物的羟基、羧基结合，另一方面与PVC手套的非乳胶成分结合，从而达到结合聚氨酯涂层与PVC基体的目的，使涂膜具有较强的附着力。能有效屏蔽亲水基团，使成膜形成立体网状结构，提高涂膜的耐水性和附着力，使乳液涂在手套上不易翘皮。而且手套的爽滑度提高，达到了脱戴自如的要求。耐水性也有明显提高。
具体实施方式
本发明下面将结合实施例作进一步详述：
实施例1
按照如下步骤制备本发明的PVC防护手套用水性聚氨酯涂饰剂
①.端异氰酸酯基聚氨酯预聚物的制备
按照NCO∶OH＝2.0～3.2摩尔比例，首先将聚丙二醇1000100重量份、聚丙二醇2000200重量份、聚丙三醇305060重量份投入反应釜中，120℃温度下，真空脱水1～2小时，降温至80～90℃后，投入准确计量的异佛尔酮二异氰酸酯IPDI 110重量份，适量催化剂二丁基二月桂酸锡存在下，搅拌反应1～2小时，得到端异氰酸酯基聚氨酯预聚物，备用；
②.亲水扩链
在步骤①制备的端异氰酸酯基聚氨酯预聚物中，加入准确计量的亲水性扩链剂二羟甲基丙酸DMPA 17重量份，继续搅拌反应1小时，得亲水扩链预聚体备用；
③支化交联扩链
在经②步骤亲水扩链后的预聚体中，加入准确计量的支化扩链剂三乙胺17重量份，搅拌下反应至NCO％到拟定数值时，降温至50℃，得支化交联扩链预聚体，备中和用；
④.中和
在经步骤③支化交联扩链后的预聚体中，加入乙二胺中和反应0.5h，稳定pH在7～8之间，得中和预聚体，备乳化用；
⑤.乳化
在经步骤④中和后的聚氨酯预聚体中，加入偶联剂二氧化锡1.41重量份，并加入计量的水，控制固含量在25％～30％之间，转速控制在2000～3000r/min，搅拌分散0.5～1小时，得到本发明的PVC防护手套用水性聚氨酯涂饰剂。
实施例2～实施例6
按照实施例1的方法和步骤，按照表1的按照重量份数计的原料配方制备本发明的PVC防护手套用水性聚氨酯涂饰剂。
表1
  原料  实施例2  实施例3  实施例4  实施例5  实施例6
  聚丙二醇1000   100   100   100   100   100
  聚丙二醇2000   200   200   200
  聚丙三醇3050   60   60   60   60   60
  聚四氢呋喃2000   200   200
  异佛尔酮二异氰酸酯IPDI   103   130   164
  原料  实施例2  实施例3  实施例4  实施例5  实施例6
  1，6-六亚甲基二异氰酸酯HDI   78   124
  亲水性扩链剂二羟甲基丙酸DMPA   18.5   13.5   24.5   19.4   31
  支化型扩链剂三乙胺   9.3   4.5   14.7   9.7   20.8
  偶联剂二氧化锡   13.8   8.8   14.5
  硅偶联剂   19.6   26
  乙二胺   适量   适量   适量   适量   适量
  水   适量   适量   适量   适量   适量

Claims (9)

1.一种PVC防护手套用水性聚氨酯涂饰剂，其特征在于：
①.以混合聚醚多元醇与脂肪族二异氰酸酯为原料合成端异氰酸酯基预聚物，其中，异氰酸根基团与羟基基团的摩尔比为：NCO∶OH＝2.0～3.2；
②.以二羟甲基丙酸DMPA为亲水性扩链剂，其用量为预聚物重量的3％～6％；
③.以三乙胺为支化型扩链剂，其用量为预聚物重量的1％～4％；
④.在乳液中加入偶联剂，其加入量为预聚物的2％～5％；
⑤.乳液的固含量为25％～30％。
2.按照权利要求1的PVC防护手套用水性聚氨酯涂饰剂，其特征在于特征①中所述之混合聚醚多元醇由分子量1000的聚醚二醇、分子量2000的聚醚二醇和分子量3050的聚醚三醇混合而成。
3.按照权利要求1的PVC防护手套用水性聚氨酯涂饰剂，其特征在于特征①中所述之聚醚二醇是聚丙二醇或聚四氢呋喃二醇，聚醚三醇是聚丙三醇。
4.按照权利要求2的PVC防护手套用水性聚氨酯涂饰剂，其特征在于所述之混合聚醚多元醇的重量比例为：聚醚1000∶聚醚2000∶聚醚3050＝1∶2∶0.6。
5.按照权利要求2的PVC防护手套用水性聚氨酯涂饰剂，其特征在于所述之脂肪族二异氰酸酯是异佛尔酮二异氰酸酯IPDI或1，6-六亚甲基二异氰酸酯HDI。
6.按照权利要求1的PVC防护手套用水性聚氨酯涂饰剂，其特征在于特征④中所述之偶联剂是Sn4+离子或传统硅偶联剂。
7.按照权利要求1的PVC防护手套用水性聚氨酯涂饰剂，其特征在于特征④中所述之偶联剂是二氧化锡碱性水溶液或有机硅偶联剂。
8.按照权利要求1的PVC防护手套用水性聚氨酯涂饰剂，其特征在于包括如下按照重量份数计的原料组分：
  二羟基聚醚1000   10   二羟基聚醚2000   20   三羟基聚醚3050   6   异佛尔酮二异氰酸酯IPDI   11   亲水性扩链剂二羟甲基丙酸DMPA   1.7   支化型扩链剂三乙胺   1.7   偶联剂二氧化锡   1.41   乙二胺   适量   水   适量。
9.一种权利要求1的PVC防护手套用水性聚氨酯涂饰剂的制备方法，其特征包括如下步骤：
①.端异氰酸酯基聚氨酯预聚物的制备
按照NCO∶OH＝1.3～2.2摩尔比例，首先将混合聚醚投入反应釜中，120℃温度下，真空脱水1～2小时，降温至80～90℃后，投入准确计量的脂肪族二异氰酸酯，催化剂二丁基二月桂酸锡存在下，搅拌反应1～2小时，得到端异氰酸酯基聚氨酯预聚物，备用；
②.亲水扩链
在步骤①制备的端异氰酸酯基聚氨酯预聚物中，加入准确计量的亲水性扩链剂二羟甲基丙酸DMPA，其加入量为预聚物重量的4％～6％；继续搅拌反应1小时，得亲水扩链预聚体备用；
③支化交联扩链
在经②步骤亲水扩链后的预聚体中，加入准确计量的支化扩链剂三乙胺，其加入量为预聚物重量的3.5％～4.5％，搅拌下反应至NCO％到拟定数值时，降温至50℃，得支化交联扩链预聚体，备中和用；
④.中和
在经步骤③支化交联扩链后的预聚体中，加入乙二胺中和反应0.5h，稳定pH在7～8之间，得中和预聚体，备乳化用；
⑤.乳化
在经步骤④中和后的聚氨酯预聚体中，加入偶联剂，其加入量为预聚物的2.5％～5.5％之间，并加入计量的水，控制固含量在25％～30％之间，经高速搅拌分散0.5～1小时，得到本发明的PVC防护手套用水性聚氨酯涂饰剂。
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