CN102838724A - 一种强耐水性水性聚氨酯的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种强耐水性水性聚氨酯的制备方法，是以TDI、PEG3000、BDO、DMPA为原料制备预聚体，加入HEA对预聚体的端-NCO进行封端，加入三乙胺进行中和反应生成盐，加入TPGDA和水进行乳化，加入适量的引发剂偶氮二异丁腈，使TPGDA与HEA的双键打开聚合得到丙烯酸酯与水性聚氨酯共聚改性的乳液。本发明得到的水性聚氨酯成膜后具有极强的耐水性。

Description

一种强耐水性水性聚氨酯的制备方法
技术领域
本发明涉及一种强耐水性水性聚氨酯的制备方法，属化工领域。
背景技术        
以2,6甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚乙二醇(PEG3000)、1,4-丁二醇(BDO)、二羟甲基丙酸(DMPA)为原料制备的水性聚氨酯，其成膜物的吸水率和体积膨胀率都随离子型亲水单体的用量的增大而增大，不利于进一步应用。
丙烯酸酯树脂具有良好的耐老化、耐黄变性、耐水性等，而且以丙烯酸酯树脂作为基料的涂料具有保光、保色、耐候、附着力强等优点，但是同时存在耐溶剂性差、热黏冷脆等缺点。
由此可见，水性聚氨酯与丙烯酸酯有较强的互补性，本专利为提高水性聚氨酯涂膜的耐水性和机械性能，应用丙烯酸酯改性水性聚氨酯制备性能优异的环保型聚氨酯。由于二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)气味小，且含有较长得疏水碳链，能提高乳液胶膜的耐水性，因此本专利采取TPGDA作为改性用丙烯酸酯单体。
发明内容
本发明的目的是提供一种水性聚氨酯的制备方法，得到的水性聚氨酯具有很好的耐水性。
为实现以上目的，本发明的耐水性水性聚氨酯的制备方法，其步骤具体为：
(1) 以2,6甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚乙二醇(PEG3000)、1,4-丁二醇(BDO)、二羟甲基丙酸(DMPA)为原料制备预聚体。
(2) 加入丙烯酸羟乙酯(HEA)对预聚体的端-NCO进行封端，反应60min。
(3) 降温至40℃，加入三乙胺进行中和反应生成盐，反应3-5min。
(4) 加入二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)和水进行乳化60min，得到HEA封端的混有TPGDA的水性聚氨酯乳液。
(5) 该乳液升温至75℃，加入适量的引发剂偶氮二异丁腈，使TPGDA与HEA的双键打开聚合得到丙烯酸酯与水性聚氨酯共聚改性的乳液。
步骤(1)中预聚体原料的配比为：TDI与PEG3000、DMPA、BDO的摩尔比为1.3:1-1.4:1，BDO占预聚体质量的2%-3%，DMPA占预聚体质量的5%-6%。
步骤(2)中丙烯酸羟乙酯(HEA)的物质的量与过量-NCO的物质的量的比值为0.35。
步骤(3)中三乙胺的物质的量与DMPA的物质的量相同。
步骤(4)中二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA) 的用量为预聚体总质量的10%-30%，水的用量为预聚体总质量的2倍。
本发明产生的有益效果为，本专利采用TPGDA作为改性用丙烯酸酯单体，由于TPGDA本身具有很好的耐水性，将其引入可进一步增加预聚体链中疏水基团的含量，大大提高了乳液胶膜的耐水性。
实施例
以如下步骤制备强耐水性水性聚氨酯乳液：
(1) 以2,6甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚乙二醇(PEG3000)、1,4-丁二醇(BDO)、二羟甲基丙酸(DMPA)为原料制备预聚体。其配比为：TDI与PEG3000、DMPA、BDO的摩尔比为1.35:1，BDO占预聚体质量的2%，DMPA占预聚体质量的5%。
(2) 加入丙烯酸羟乙酯(HEA)对预聚体的端-NCO进行封端，反应60min，加入丙烯酸羟乙酯(HEA)的物质的量与过量-NCO的物质的量的比值为0.35。
(3) 降温至40℃，加入三乙胺进行中和反应生成盐，反应3-5min，加入三乙胺的物质的量与DMPA的物质的量相同。
(4) 加入二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)和水进行乳化60min，得到HEA封端的混有TPGDA的水性聚氨酯乳液。其中二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA) 的用量为预聚体总质量的10%-30%，水的用量为预聚体总质量的2倍。
(5) 该乳液升温至75℃，加入适量的引发剂偶氮二异丁腈，使TPGDA与HEA的双键打开聚合得到丙烯酸酯与水性聚氨酯共聚改性的乳液。
实施例1：
如上步骤(4)中二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA) 的用量为预聚体总质量的10%，所得乳液呈微黄色，稳定性好，吸水率为4.95%，拉伸强度为21.21MPa，断裂伸长率为680%。
实施例2：
如上步骤(4)中二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA) 的用量为预聚体总质量的20%，所得乳液呈微黄色，稳定性好，吸水率为3.9%，拉伸强度为23.58MPa，断裂伸长率为650%。
实施例3：
如上步骤(4)中二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA) 的用量为预聚体总质量的30%，所得乳液呈微黄色，稳定性好，吸水率为3.5%，拉伸强度为25.72MPa，断裂伸长率为500%。

Claims (6)

1.一种强耐水性水性聚氨酯的制备方法，其特征在于：步骤如下：
(1) 以2,6甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚乙二醇(PEG3000)、1,4-丁二醇(BDO)、二羟甲基丙酸(DMPA)为原料制备预聚体；
(2) 加入丙烯酸羟乙酯(HEA)对预聚体的端-NCO进行封端，反应60min；
 (3) 降温至40℃，加入三乙胺进行中和反应生成盐，反应3-5min；
(4) 加入二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)和水进行乳化60min，得到HEA封端的混有TPGDA的水性聚氨酯乳液；
(5) 该乳液升温至75℃，加入适量的引发剂偶氮二异丁腈，使TPGDA与HEA的双键打开聚合得到丙烯酸酯与水性聚氨酯共聚改性的乳液。
2.如权利要求1所述的一种强耐水性水性聚氨酯的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中预聚体原料的配比为：TDI与PEG3000、DMPA、BDO的摩尔比为1.3:1-1.4:1，BDO占预聚体质量的2%-3%，DMPA占预聚体质量的5%-6%。
3.如权利要求1所述的一种强耐水性水性聚氨酯的制备方法，其特征在于：所述的步骤(2)中丙烯酸羟乙酯(HEA)的物质的量与过量-NCO的物质的量的比值为0.35。
4.如权利要求1所述的一种强耐水性水性聚氨酯的制备方法，其特征在于：所述的步骤(3)中三乙胺的物质的量与DMPA的物质的量相同。
5.如权利要求1所述的一种强耐水性水性聚氨酯的制备方法，其特征在于：所述的步骤(4)中二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA) 的用量为预聚体总质量的10%-30%。
6.如权利要求1所述的一种强耐水性水性聚氨酯的制备方法，其特征在于：所述的步骤(4)中水的用量为预聚体总质量的2倍。
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