CN103408717A - 封端型水性聚胺树脂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种封端型水性聚氨酯树脂的制备方法，是利用环氧改性封端处理，利用环氧的附着力、稳定性、出色的电气性能等优点，结合水性聚氨酯的刚性、柔软型等特点，更大程度的发挥水性聚氨酯树脂的特性，使得封端型水性聚氨酯树脂具有更好的耐水性、耐醇性和耐热性，干燥速度较快，因为封端型水性聚氨酯树脂的热稳定性较好，所以固化后产品的强度较高。

Description

封端型水性聚胺树脂的制备方法

技术领域

   本发明涉及材料改性，具体而言，涉及一种封端型水性聚胺树脂的制备方法。

背景技术

    聚氨酯广泛应用于机电、化工、土木建筑、轻工以及纺织等部门，产品与品种逐年递增，在材料工业中占有相当重要的比例。我国聚氨酯树脂的产量/消费量，仅次于聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）等塑料品种位居第五。并且其产品包括从基本原料到制品和机械设备，已具有相当的规模。

   水性聚氨酯（WPU）以无离子水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯体系，也称水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯。与传统的溶剂型聚氨酯相比，它具有无毒、节能、成本低、安全、不污染环境等优点。但是也存在着一定的缺点：水性聚氨酯树脂成膜后相对分子质量较低、主线多为线性结构并含有一定的亲水基团，成膜后往往表现出耐水性、耐醇性和耐热性不理想；因水性聚氨酯以水为溶剂，干燥速度较慢；水性聚氨酯的热稳定性差，使得固化后产品强度较低。

发明内容

本发明解决了现有技术中的不足，提供一种利用环氧改性封端处理的水性聚氨酯树脂的制备方法。

本发明的技术方案为一种封端型水性聚胺树脂的制备方法，包括以下几步：

（1）将聚醚二醇进行脱水处理；

（2）在步骤（1）中得到的脱水的聚醚二醇加入聚氨酯树脂，进行反应，检测混合物料中的异氰酸根的含量，当含量达到指标值时进行下一步反应；

（3）将步骤（2）中的混合物料中加入扩链剂进行扩链，再测其中的异氰酸根在混合物料中的含量值，所述含量值达到指标值后加入封端剂，直至异氰酸根完全反应； 

（4）将三乙胺加入到步骤（3）中得到的混合物料中，搅拌并加入蒸馏水，继续搅拌后得到产品。

优选地，步骤（1）中所述聚醚二醇的量占所述封端型水性聚胺树脂的60-70%。

优选地，步骤（1）中所述的脱水温度为100～120℃。

优选地，步骤（2）中所述的反应温度为80～90℃。

优选地，步骤（3）中所述的扩链剂为三羟甲基丙烷、二羟甲基丙烷和环氧树脂中的一种或多种。

优选地，步骤（3）中加入封端剂前降温至50℃。

优选地，步骤（2）和步骤（3）中所述的指标值为2-4%。

优选地，步骤（3）中所述的封端剂为丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯和季戊四醇三丙烯酸酯中的一种或其混合物。

优选地，步骤（4）中所述的高速搅拌的搅拌速度为50～150r/min。

    本发明提供的一种封端型水性聚氨酯树脂的制备方法，是利用环氧改性封端处理, 利用环氧的附着力、稳定性、出色的电气性能等优点，结合水性聚氨酯的刚性、柔软型等特点，更大程度的发挥水性聚氨酯树脂的特性，使得封端型水性聚氨酯树脂具有更好的耐水性、耐醇性和耐热性，干燥速度较快，因为封端型水性聚氨酯树脂的热稳定性较好，所以固化后产品的强度较高。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明，并使本发明的上述优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

将60份聚醚二醇（PTMG-1000）放入烘箱中，调节温度至100℃，经过脱水处理后,加入甲苯二异氰酸酯（TDI）在80℃的条件下进行反应，并在混合物料中检测到异氰酸根（-NCO）含量达到2.4，加入三羟甲基丙烷进行扩链，然后再检测-NCO含量达到2.2时，降温至50℃左右加入丙烯酸单体，直至-NCO基团完全反应；继续降温加入三乙胺，在转速为50r/min搅拌并加入蒸馏水，继续搅拌后即可得到产品。  

实施例2

用65份聚醚二醇放入烘箱中，调节温度至110℃，经过脱水处理后,加入甲苯二异氰酸酯在90℃反应，在混合物料中检测到异氰酸根（-NCO）含量达到3.1，加入二羟甲基丙酸（DMPA）进行扩链，然后再检测-NCO含量达到3时，降温至50℃左右加入甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA），直至-NCO完全反应，继续降温加入甲基丙烯酸羟乙酯，在转速为100r/min搅拌并加入蒸馏水，继续搅拌后即可得到产品。  

实施例3

将70份聚醚二醇放入烘箱中，调节温度至120℃，经过脱水处理后,加入甲苯二异氰酸酯在85℃反应，在混合物料中检测到异氰酸根（-NCO）含量达到3.9，加入加入环氧树脂（EP845）进行扩链，然后再检测-NCO含量达到4时，降温至50℃左右加入季戊四醇三丙烯酸酯（PETA），直至-NCO基团完全反应，继续降温加入三乙胺TEA，在转速为150r/min搅拌并加入蒸馏水，继续搅拌后即可得到产品。  

本实施例中扩链剂是环氧树脂，环氧树脂为高支化度多羟基的化合物，主要利用环氧树脂中的仲羟基于聚氨酯分子中的异氰酸酯反应，从而形成网状交联结构，达到改性聚氨酯的目的，在添加量为2%～4%时溶液呈透明状，大于4%时溶液出现乳白色。

性能测试

对本发明实施中制得的产品进行性能测试，首先对制备过程中混合物料的pH值进行测试，pH在2～4之间时聚氨酯树脂无沉淀；pH在4～5之间时聚氨酯树脂略有沉淀；pH 在5～6之间时聚氨酯树脂较多沉淀；pH大于7时聚氨酯树脂沉淀较多，且分层，部分呈现絮状。为了保证封端水性聚胺树脂的制备方法，本发明的最佳实施例中将pH控制在2～4。

对本发明产品进行电气强度测试,采用10万伏高压测试仪器测的该产品的电气强度值达到18kv/mm,其体积电阻值达到10¹⁴以上。因为本身产品进行了封端处理，其储存稳定性60度96h粘度增长小于20%。

本发明的实施例中涉及到的甲苯二异氰酸酯（TDI 苏州中承化工工业级）；聚醚二醇（PTMG-1000,Mn=1000,日本旭化成株社会社）；二羟甲基丙酸（DMPA,安徽安庆精安化工有限公司）；环氧树脂（EP845  迈图化工）；季戊四醇三丙烯酸酯（PETA）、甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA,天津天骄化工有限公司）；三羟甲基丙烷（TMP, 山东艾孚特科技有限公司）；三乙胺（TEA南通益同化工有限公司）。本发明中用到的仪器都是行业内常见的仪器。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种封端型水性聚胺树脂的制备方法，其特征在于，包括以下几步：

（1）将聚醚二醇进行脱水处理；

（2）在步骤（1）中得到的脱水的聚醚二醇加入聚氨酯树脂，进行反应，检测混合物料中的异氰酸根的含量，当含量达到指标值时进行下一步反应；

（3）将步骤（2）中的混合物料中加入扩链剂进行扩链，再测其中的异氰酸根在混合物料中的含量值，所述含量值达到指标值后加入封端剂，直至异氰酸根完全反应； 

（4）将三乙胺加入到步骤（3）中得到的混合物料中，搅拌并加入蒸馏水，继续搅拌后得到产品。

2.根据权利要求1所述的封端型水性聚胺树脂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述聚醚二醇的量占所述封端型水性聚胺树脂的60-70%。

3.根据权利要求1所述的封端型水性聚胺树脂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的脱水温度为100～120℃。

4.根据权利要求1所述的封端型水性聚胺树脂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述的反应温度为80～90℃。

5.根据权利要求4所述的封端型水性聚胺树脂的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述的扩链剂为三羟甲基丙烷、二羟甲基丙烷和环氧树脂中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的封端型水性聚氨酯树脂的制备方法，其特征在于，步骤（3）中加入封端剂前降温至50℃。

7.根据权利要求1所述的封端型水性聚氨酯树脂的制备方法，其特征在于，步骤（2）和步骤（3）中所述的指标值为2～4%。

8.根据权利要求1所述的封端型水性聚氨酯树脂的制备方法，其特征在于，步骤（3）中的所述的封端剂为丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯和季戊四醇三丙烯酸酯中的一种或其混合物。

9.根据权利要求1所述的封端型水性聚氨酯树脂的制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述的高速搅拌的搅拌速度为50～150r/min。