CN102807810B - 用于无粉pvc手套的wpu涂料及其制备方法 - Google Patents

用于无粉pvc手套的wpu涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于无粉PVC手套的WPU涂料，按重量百分比计，其由以组分制成：水性聚氨酯乳液：15-30％；消光粉：2-5％；基材润湿剂：5-10％；增稠剂：5-10％；增滑剂：2-3％；去离子水：50-70％，且以上各组分的重量百分数之和为100％。本发明还提供了制备所述用于无粉PVC手套的WPU涂料的方法。

Description

用于无粉PVC手套的WPU涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于无粉PVC(聚氯乙烯)手套的WPU(水性聚氨酯)涂料及其制备方法。
背景技术
PVC手套是一种薄型、随用即弃的一次性手套。由于在制作过程中加入了大量的增塑剂，因而导致手套表面粘连、增塑剂迁移渗出和不易脱戴。
水性聚氨酯(WPU)膜是将涂饰剂涂布在PVC手套表面上形成的一层膜，可以防止增塑剂迁移渗出，使表面滑爽而不粘连，由于水性聚氨酯膜具有很高的耐撕裂及耐穿刺性能，从而提高手套的性能，使人们在进行检查及手术过程中不被坚硬的器具所损坏，能有效保护人体不受侵害。
采用WPU涂饰剂在PVC手套表面涂覆形成涂层，解决了难以穿戴的问题，目前研制这一技术并生产WPU涂饰剂产品的主要国家或地区有美国、荷兰、中国台湾等。国内最早接触到WPU产品在涂饰剂上的应用是在20世纪70年代末，由荷兰Stahl公司在1978年把WPU皮革涂饰剂打人中国市场。目前国内PVC手套涂饰剂主要供应商有：台湾弼钰企业有限公司、台湾钜超兴业股份有限公司、台湾大一同有限公司、大日本油墨化学工业(DIC)公司、北京林氏精化新材料有限公司等。我国对WPU涂饰剂的研究起步较晚，技术相对比较落后，国内的WPU手套涂饰剂产品基本以进口为主。
目前不同厂家生产的WPU涂饰剂的特点各异。日本进口的WPU涂饰剂，固含量高，稀释倍数在30-35倍，价格昂贵，作为涂饰剂单独使用时，润湿性能差，手套容易出现缩孔、白点、流痕等，影响手套外观。台湾WPU涂饰剂的特点：稀释比例在18倍以下，耐硬水，价格高。北京林氏WPU涂饰剂的特点：高固含量，流痕严重，料槽里沉淀多。
因此，需要开发一种对PVC材料的附着力强、无自黏现象、爽滑性好的用于无粉PVC手套的WPU涂料。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于无粉PVC手套的WPU涂料，本发明的另一目的是提供所述WPU涂料的制备方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种用于无粉PVC手套的WPU涂料，该WPU涂料由水性聚氨酯乳液、消光粉、基材润湿剂、增稠剂、增滑剂和去离子水制备而成。以重量百分比计：水性聚氨酯乳液：15-30％；消光粉：2-5％；基材润湿剂：5-10％；增稠剂：5-10％；增滑剂：2-3％；去离子水：50-70％，且以上各组分的重量百分数之和为100％。
所述水性聚氨酯乳液是以二异氰酸酯、聚酯多元醇、扩链剂、成盐剂、有机溶剂和去离子水为原料制备的阴离子树脂，其固含量为20％-30％。以重量百分比计，各原料的组成为：二异氰酸酯：10-20％；聚酯多元醇：10-15％；扩链剂：3-10％；成盐剂：0.5-1.5％；有机溶剂：3-5％；去离子水：50-70％，且以上各组分的重量百分数之和为100％。
其中，所述消光粉为二氧化硅，优选SD-510和AZ-200，均为市售可得的产品。
所述基材润湿剂为聚硅氧烷-聚醚共聚物的一种或多种，优选WETKL245和Tech-278，均为市售可得的产品。
所述增稠剂为缔合型聚氨酯增稠剂、碱溶胀阴离子缔合型增稠剂中的一种或多种，优选DSX 3800或REHOLATE FX 1070，均为市售可得的产品。
所述增滑剂为聚硅氧烷-聚醚共聚物的一种或多种，优选Glide 410和Glide432，均为市售可得的产品。
所述去离子水优选其电阻率≤2MΩ.cm。
所述聚酯多元醇为官能度为2、分子量为600-10000的乙二酸聚酯二元醇，优选POL3112L和POL3195，其为市售公知产品，如山东新宇田化工有限公司生产的产品。
所述二异氰酸酯为脂肪族二异氰酸酯，优选二环己基甲烷-4，4-二异氰酸酯(H12MDI-p)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)的一种或多种。
所述扩链剂为二羟甲基丙酸、三羟甲基丙烷、羟甲基乙酰胺和乙二胺中的一种或多种。
所述成盐剂为三乙胺。
所述有机溶剂为丙酮、甲乙酮或N-甲基吡咯烷酮。
本发明的另一个目的是提供一种制备所述用于无粉PVC手套的WPU涂料的方法，包括：
制备水性聚氨酯乳液：
按重量百分比，将二异氰酸酯和聚酯多元醇混合，在70-90℃下在反应釜中反应1-3小时，得到预聚体；将扩链剂混合，加入到预聚体中，在60-80℃下继续反应3-5小时；降低温度到30-45℃，将有机溶剂和成盐剂的混合液加入到上述液体中，持续反应0.5-2小时。快速搅拌下加入去离子水，反应至乳液异氰酸根浓度约1.2-2.0％，乳化0.2-0.5小时；温度降至20-30℃，在乳液中加入低分子量的二元胺类扩链剂(如乙二胺)，继续乳化、扩链0.5-2小时后，至乳液异氰酸根浓度约为0-0.2％时，出釜，得到水性聚氨酯乳液。
制备水性聚氨酯涂料：
按重量百分比，将上述制备的水性聚氨酯乳液与消光粉分别用小罐分散在去离子水中，然后抽到反应釜中，低速搅拌下混合后，依次加入增稠剂，增滑剂和基材润湿剂，搅拌3-6小时后，检测，出釜，得到WPU涂料。
使用时，将WPU涂料与去离子水按1∶20的比例(重量比)稀释，静至消泡后，将套有PVC手套的手模，浸入稀释液中，5秒后取出，在150℃下烘1-3分钟。即在PVC手套内涂层形成一层光滑、抗粘连的聚氨酯涂层。
传统的处理方法是在手套表面涂覆滑石粉或淀粉等润滑材料，以增加手套表面爽滑。然而粉体润滑剂会造成生产过程和使用过程的污染，10％左右的人在穿戴有粉PVC手套后会过敏。本发明的优点是使用水性聚氨酯涂料来代替滑石粉或淀粉，避免了上述问题。
有益效果
本发明制备的用于PVC无粉手套的WPU涂料，对PVC材料的附着力强，无自黏现象；手套爽滑性好，易穿戴；生产现场使用比例高达20-22倍，无流痕；并且可以降低生产成本。
具体实施方式
实施例1：
制备水性聚氨酯乳液12公斤
将称量好的二环己基甲烷-4，4-二异氰酸酯1.7公斤和乙二酸聚酯二元醇(POL3112L)1.4公斤混合，在80℃下反应1小时，得到预聚体；将二羟甲基丙酸0.2公斤、三羟甲基丙烷0.06公斤和羟甲基乙酰胺0.4公斤混合，加入到预聚体中，在70℃下反应3.5小时；降低温度到40℃，将丙酮0.5公斤和三乙胺0.2公斤的混合液加入到上述液体中，持续反应1小时。快速搅拌下加入去离子水6.95公斤，反应至乳液异氰酸根浓度约1.6％，乳化0.3小时；温度降至25℃，在乳液中加入乙二胺0.05公斤，继续乳化、扩链1.5小时后，至乳液异氰酸根浓度约为0.1％时，出釜，得到水性聚氨酯乳液。
制备水性聚氨酯涂料：
将上述制备的水性聚氨酯乳液0.3公斤与消光粉(SD-510)0.05公斤分别用小罐分散在去离子水0.69公斤中，然后抽到反应釜中，低速搅拌下混合后，依次加入增稠剂(DSX 3800)0.08公斤，基材润湿剂(WETKL245)0.08公斤和增滑剂(Glide 410)0.02公斤，搅拌5小时后，检测，出釜，得到WPU涂料。
将WPU涂料与去离子水按1∶20的比例(重量比)稀释，静至消泡后，将套有PVC手套的手模，浸入稀释液中，5秒后取出，在150℃下烘2分钟。即在PVC手套内涂层形成一层光滑，抗粘连的聚氨酯涂层。
实施例2：
制备水性聚氨酯乳液12公斤
将称量好的异佛尔酮二异氰酸酯1.5公斤和聚酯二元醇(POL3195)1.4公斤混合，在82℃下反应1小时，得到预聚体；将二羟甲基丙酸0.2公斤、三羟甲基丙烷0.06公斤和羟甲基乙酰胺0.4公斤混合，加入到预聚体中，在72℃下反应3小时；降低温度到35℃，将丙酮0.4公斤和三乙胺0.2公斤的混合液加入到上述液体中，持续反应0.5小时。快速搅拌下加入去离子水7.24公斤，反应至乳液异氰酸根浓度约1.5％，乳化0.5小时；温度降至25℃，在乳液中加入乙二胺0.06公斤，继续乳化、扩链0.5小时后，至乳液异氰酸根浓度约为0％时，出釜，得到水性聚氨酯乳液。
制备水性聚氨酯涂料
将上述制备的水性聚氨酯乳液0.36公斤与消光粉(AZ-200)0.05公斤分别用小罐分散在去离子水0.61公斤中，然后抽到反应釜中，低速搅拌下混合后，依次加入增稠剂(DSX 3800)0.09公斤，基材润湿剂(Tech-278)0.09公斤和增滑剂(Glide 410)0.03公斤，搅拌4.5小时后，检测，出釜，得到WPU涂料。
将WPU涂料与去离子水按1∶20的比例(重量比)稀释，静至消泡后，将套有PVC手套的手模，浸入稀释液中，5秒后取出，在150℃下烘2分钟。即在PVC手套内涂层形成一层光滑，抗粘连的聚氨酯涂层。
实施例3：
制备水性聚氨酯乳液12公斤
将称量好的二环己基甲烷-4，4-二异氰酸酯1.1公斤，异佛尔酮二异氰酸酯0.6公斤和聚酯二元醇(POL3112L)1.4公斤混合，在75℃下反应2小时，得到预聚体；将二羟甲基丙酸0.2公斤、三羟甲基丙烷0.06公斤和羟甲基乙酰胺0.4公斤混合，加入到预聚体中，在70℃下反应3小时；降低温度到40℃，将丙酮0.5公斤和三乙胺0.2公斤的混合液加入到上述液体中，持续反应1小时。快速搅拌下加入去离子水6.95公斤，反应至乳液异氰酸根浓度约1.4％，乳化0.5小时；温度降至25℃，在乳液中加入乙二胺0.05公斤，继续乳化、扩链1小时后，至乳液异氰酸根浓度约为0.2％时，出釜，得到水性聚氨酯乳液
制备水性聚氨酯涂料
将水性聚氨酯0.32公斤与消光粉(SD-510)0.03公斤，消光粉(AZ-200)0.01公斤公斤分别用小罐分散在去离子水0.64公斤中，然后抽到反应釜中，低速搅拌下混合后，依次加入增稠剂(DSX 3800)0.1公斤，基材润湿剂(Tech-278)0.1公斤和增滑剂(Glide 410)0.02公斤，搅拌4小时后，检测，出釜，得到WPU涂料。
使用时，将WPU涂料与去离子水按1∶20的比例(重量比)稀释，静至消泡后，将套有PVC手套的手模，浸入稀释液中，5秒后取出，在150℃下烘2分钟。即在PVC手套内涂层形成一层光滑，抗粘连的聚氨酯涂层。
利用以上实施例1-3得到的WPU涂料，用作PVC手套的内部涂层经过80℃，72小时老化后不粘连。

Claims (7)

1.一种用于无粉PVC手套的WPU涂料，按重量百分比计，其由以下组分制成：水性聚氨酯乳液：15-30％；消光粉：2-5％；基材润湿剂：5-10％；增稠剂：5-10％；增滑剂：2-3％；去离子水：50-70％，且以上各组分的重量百分数之和为100％；
其中，所述基材润湿剂为WETKL245或Tech-278；其中，所述聚酯多元醇为POL3112L或POL3195；
其中，所述水性聚氨酯乳液是按照如下步骤制备得到的：将二异氰酸酯和聚酯多元醇混合，在70-90℃下在反应釜中反应1-3小时，得到预聚体；将扩链剂混合，加入到预聚体中，在60-80℃下继续反应3-5小时；降低温度到30-45℃，将有机溶剂和成盐剂的混合液加入到上述液体中，持续反应0.5-2小时；快速搅拌下加入去离子水，反应至乳液异氰酸根浓度为1.2-2.0％，乳化0.2-0.5小时；温度降至20-30℃，在乳液中加入低分子量的二元胺类扩链剂，继续乳化、扩链0.5-2小时后，至乳液异氰酸根浓度为0-0.2％时，出釜，得到水性聚氨酯乳液；制备结束后的异氰酸根浓度控制在0-0.2％；按重量百分比计，制备所述水性聚氨酯乳液的各组分为：二异氰酸酯：10-20％；聚酯多元醇：10-15％；扩链剂：3-10％；成盐剂：0.5-1.5％；有机溶剂：3-5％；去离子水：50-70％，且以上各组分的重量百分数之和为100％；
其中WPU涂料的制备方法如下：按重量百分比，将上述制备的水性聚氨酯乳液与消光粉分别用小罐分散在去离子水中，然后抽到反应釜中，低速搅拌下混合后，依次加入增稠剂、增滑剂和基材润湿剂，搅拌3-6小时后，检测，出釜，得到WPU涂料。
2.根据权利要求1所述的用于无粉PVC手套的WPU涂料，其中，所述二异氰酸酯为脂肪族二异氰酸酯。
3.根据权利要求1所述的用于无粉PVC手套的WPU涂料，其中，所述扩链剂为二羟甲基丙酸、三羟甲基丙烷、羟甲基乙酰胺和乙二胺中的一种或多种；所述成盐剂为三乙胺；所述有机溶剂为丙酮、甲乙酮或N-甲基吡咯烷酮。
4.根据权利要求1所述的用于无粉PVC手套的WPU涂料，其中，所述消光粉为二氧化硅。
5.根据权利要求1所述的用于无粉PVC手套的WPU涂料，其中，所述增滑剂为聚硅氧烷-聚醚共聚物。
6.根据权利要求1所述的用于无粉PVC手套的WPU涂料，其中，所述增稠剂为缔合型聚氨酯增稠剂、碱溶胀阴离子缔合型增稠剂中的一种或多种。
7.一种制备权利要求1-6中任一项所述的用于无粉PVC手套的WPU涂料的方法，包括：
制备水性聚氨酯乳液：
按重量百分比，将二异氰酸酯和聚酯多元醇混合，在70-90℃下在反应釜中反应1-3小时，得到预聚体；将扩链剂混合，加入到预聚体中，在60-80℃下继续反应3-5小时；降低温度到30-45℃，将有机溶剂和成盐剂的混合液加入到上述液体中，持续反应0.5-2小时；快速搅拌下加入去离子水，反应至乳液异氰酸根浓度为1.2-2.0％，乳化0.2-0.5小时；温度降至20-30℃，在乳液中加入低分子量的二元胺类扩链剂，继续乳化、扩链0.5-2小时后，至乳液异氰酸根浓度为0-0.2％时，出釜，得到水性聚氨酯乳液；
制备水性聚氨酯涂料：
按重量百分比，将上述制备的水性聚氨酯乳液与消光粉分别用小罐分散在去离子水中，然后抽到反应釜中，低速搅拌下混合后，依次加入增稠剂、增滑剂和基材润湿剂，搅拌3-6小时后，检测，出釜，得到WPU涂料。
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Pledgee: Haidian Beijing science and technology enterprise financing Company limited by guarantee

Pledgor: Environmental Science & Technology (Beijing) Co., Ltd.

Registration number: 2018990000758

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Denomination of invention: WPU (Water-soluble Polyurethane) coating applied to powder-free PVC (Poly Vinyl Chloride) glove and preparation method thereof

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Granted publication date: 20150218

Pledgee: Beijing technology intellectual property financing Company limited by guarantee

Pledgor: Environmental Science & Technology (Beijing) Co., Ltd.

Registration number: 2019990000828

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Pledgor: NEWMAT (BEIJING) ENVIRONMENTAL MATERIALS TECHNOLOGY Corp.

Registration number: 2019990000828

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Denomination of invention: WPU coating for powder free PVC gloves and its preparation

Effective date of registration: 20200916

Granted publication date: 20150218

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Pledgor: NEWMAT (BEIJING) ENVIRONMENTAL MATERIALS TECHNOLOGY Corp.

Registration number: Y2020990001123

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Pledgee: Beijing technology intellectual property financing Company limited by guarantee

Pledgor: NEWMAT (BEIJING) ENVIRONMENTAL MATERIALS TECHNOLOGY Corp.

Registration number: Y2020990001123

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Denomination of invention: WPU coating for powder free PVC gloves and its preparation method

Effective date of registration: 20210831

Granted publication date: 20150218

Pledgee: Beijing technology intellectual property financing Company limited by guarantee

Pledgor: NEWMAT (BEIJING) ENVIRONMENTAL MATERIALS TECHNOLOGY Corp.

Registration number: Y2021110000039

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Granted publication date: 20150218

Pledgee: Beijing technology intellectual property financing Company limited by guarantee

Pledgor: NEWMAT (BEIJING) ENVIRONMENTAL MATERIALS TECHNOLOGY Corp.

Registration number: Y2021110000039

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Denomination of invention: WPU coating for powder free PVC gloves and its preparation method

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Pledgor: NEWMAT (BEIJING) ENVIRONMENTAL MATERIALS TECHNOLOGY Corp.

Registration number: Y2022990000273

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