CN103073693A - 一种水性聚氨酯及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种水性聚氨酯及其制备方法，该方法包括步：步骤一，将多异氰酸酯和低聚物二元醇按摩尔比2~4:1在50~80℃下反应2~5h；接着加入小分子二元醇扩链，再加入占总固体质量2%~10%多酚类亲水扩链剂和丙酮在70~90℃下反应1~3h，获得带酚基团和亲水基团的预聚物；步骤二，室温下加入三乙胺的丙酮溶液到步骤一所述预聚物中反应20~30分钟；激烈搅拌下，加入水分散得到具有抗菌性的水性聚氨酯产物。本发明选择多酚类酸作为亲水扩链剂，在聚氨酯分子中引入酚结构，制得的水性聚氨酯具有良好的水分散性。将该树脂应用于涂料或胶黏剂，得到具有良好的抗菌、抗氧化性能涂料或胶黏剂。

Description

一种水性聚氨酯及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料或胶黏剂领域，具体涉及一种新型水性聚氨酯及其制备方法。
背景技术
聚氨酯具有高强度、耐磨耐冲击和耐油等优点，其应用越来越广。水性聚氨酯以水为分散介质，具有不污染环境和节省资源的特点，是溶剂型聚氨酯的理想替代者。水性聚氨酯的制备主要有2个步骤：第一步由低聚物二元醇与多异氰酸酯形成聚氨酯预聚物，此预聚物以亲水性官能团物质进行亲水改性；第二步一定剪切力作用下，聚氨酯预聚物在水中分散和扩链。US4927961公开含有端羟基和磺酸侧基的低聚物二元醇和聚酯二醇为原料，使聚氨酯具有亲水基团。CN97108796、CN201210150729、CN96193790、CN200510081879等专利公开亲水性官能团化合物如二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、3-双（羟基乙基）氨基丙烷磺酸钠、聚环氧乙二醇、双（羟基乙基）胺。
涂料或胶黏剂被微生物污染后，一旦生长条件适宜，微生物就会在涂料或胶黏剂中大量地生长繁殖，致使体系出现不稳定迹象，主要表现在涂料或胶黏剂体系的黏度下降，颜料沉淀，产生气体及pH值发生变化等。树脂层一旦受到微生物的侵蚀，很容易在树脂表面形成菌斑，导致树脂层失去黏附能力，严重的可造成树脂层的脱落，直接影响到涂层的保护功能及美观整洁，从而降低涂料和胶黏剂的实用价值。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种水性聚氨酯及其制备方法，具体技术方案如下。
一种水性聚氨酯，该聚合物具有如下化学结构式：
Figure BDA0000285285342
所述水性聚氨酯的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，将多异氰酸酯和低聚物二元醇按摩尔比2~4:1在50~80℃下反应2~5h；接着加入小分子二元醇扩链，再加入多酚类亲水扩链剂和丙酮在70~90℃下反应1~3h，获得带酚基团和亲水基团的聚氨酯树脂，多酚类亲水扩链剂占所述聚氨酯树脂质量2%~10%；
步骤二，室温下加入三乙胺的丙酮溶液到步骤一所述预聚物中反应20~30分钟；激烈搅拌下，加入水分散得到具有抗菌性的水性聚氨酯产物。
进一步优化的，步骤二所述激烈搅拌的速度大于3000转/分钟。
进一步优化的，所述多酚类亲水扩链剂为3,4,5-三羟基苯甲酸、3,4,5-三羟基苯磺酸或相应的盐。
进一步优化的，所述多酚类亲水扩链剂的加入量为聚氨酯树脂质量的2%-7%。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：
本发明通过反应将以3,4,5-三羟基苯甲酸、3,4,5-三羟基苯磺酸或相应的盐作为亲水扩链剂进入聚氨酯分子链中，并引入亲水基团和抗菌基团，从而使聚氨酯具有亲水性和抗菌性。在聚氨酯分子中引入酚结构，制得的聚氨酯抗菌率高达99%，树脂拉伸强度没有明显下降。将该树脂应用于涂料或胶黏剂的配方中，得到良好的抗菌性和防老性能涂料或胶黏剂。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明的实施和保护范围不限于此。
实施例1
    将253g异弗尔酮二异氰酸酯加入到720g羟基含量为56mgKOH/g聚己内酯二元醇中，80℃下反应2小时；接着加入3,4,5-三羟基苯甲酸62.9g（占聚氨酯树脂质量6%），1,4-丁二醇20g，丙酮1500g，80 ℃下反应2小时得到聚氨酯树脂；然后降至室温加入含33.6g三乙胺的丙酮溶液，反应20分钟；搅拌条件（3000转/分钟）下加入去离子水，得到聚氨酯水分散溶液。
实施例2
将160g异弗尔酮二异氰酸酯加入到720g羟基含量为56mgKOH/g聚己内酯二元醇中，50 oC下反应5小时；接着加入3,4,5-三羟基苯甲酸30g（占聚氨酯树脂质量3.2%），1,4-丁二醇7.74g，丙酮1500g，70 ℃下反应2小时得到聚氨酯树脂；然后降至室温加入含14.6g三乙胺的丙酮溶液，反应30分钟；搅拌条件下（3500转/分钟）加入去离子水，得到聚氨酯水分散溶液。
实施例3
将160g异弗尔酮二异氰酸酯加入到240g羟基含量为56mgKOH/g聚己内酯二元醇中，70 oC下反应4小时；接着加入3,4,5-三羟基苯甲酸34g（占聚氨酯树脂质量7%），1,4-丁二醇50g，丙酮1500g，90 oC下反应1小时得到聚氨酯树脂；然后降至室温加入含58.17g 三乙胺的丙酮溶液，反应30分钟；搅拌条件下（2500转/分钟）加入去离子水，得到聚氨酯水分散溶液。
实施例4
同实施例3，只是将3,4,5-三羟基苯甲酸改为3,4,5-三羟基苯磺酸，其余同上。
实施例5　只是将3,4,5-三羟基苯甲酸改为3,4,5-三羟基苯甲酸盐，其余同例1。
对照例1只是将3,4,5-三羟基苯甲酸改为二羟甲基丙酸，其余同例1。
将253g异弗尔酮二异氰酸酯加入到720g羟基含量为56mgKOH/g聚己内酯二元醇中，80 oC下反应2小时；接着加入二羟甲基丙酸50g（占聚氨酯树脂质量5%），1,4-丁二醇19.8g，丙酮1500g，80 oC下反应2小时得到聚氨酯树脂；然后降至室温加入33.6g三乙胺，反应20分钟；搅拌条件下加入去离子水，得到聚氨酯水分散溶液。
将实施例1-4和对照样合成产物100份中加入1份的固化剂，1份增稠剂和3份防冻剂混合均匀，按GB/T 528-1998和GB/T 1741-1979检测标准制样。实验结果表征如表1所示，制得的聚氨酯抗菌率高达99%，树脂拉伸强度没有明显下降。将该树脂应用于涂料或胶黏剂的配方中，可得到良好的抗菌性和防老性能涂料或胶黏剂。
表1 样品性能测定结果
Figure BDA0000285285343

Claims (4)

1.一种水性聚氨酯，其特征在于，该聚合物具有如下化学结构式：
Figure FDA0000285285331
Figure FDA0000285285332
。
2.制备权利要求1所述水性聚氨酯的方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一，将多异氰酸酯和低聚物二元醇按摩尔比2~4:1在50~80℃下反应2~5h；接着加入小分子二元醇扩链，再加入多酚类亲水扩链剂和丙酮在70~90℃下反应1~3h，获得带酚基团和亲水基团的聚氨酯树脂，多酚类亲水扩链剂占所述聚氨酯树脂质量的2%~7%；
步骤二，室温下加入三乙胺的丙酮溶液到步骤一所述预聚物中反应20~30分钟；激烈搅拌下，加入水分散得到具有抗菌性的水性聚氨酯产物。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤二所述激烈搅拌的速度大于3000转/分钟。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述多酚类亲水扩链剂为3,4,5-三羟基苯甲酸、3,4,5-三羟基苯磺酸或相应的盐。
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