CN104017159A - 一种粉末型水性聚氨酯及其制备方法 - Google Patents

一种粉末型水性聚氨酯及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种粉末型水性聚氨酯及其制备方法，粉末型水性聚氨酯原料由以下物质组成：多异氰酸酯0.25～0.65mol，亲水剂0.1～0.2mol，聚乙二醇0.05～0.2mol，扩链剂0～0.15mol，三乙胺0.1～0.2mol，多元醇0.1～0.2mol，溶剂质量分数为10％～30％，催化剂质量分数为0.01％～0.1％。该粉末型水性聚氨酯使用时，用自来水就可乳化。生产工艺简单。可用于胶粘剂和涂料领域。

Description

一种粉末型水性聚氨酯及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种水性聚氨酯，特别涉及粉末型水性聚氨酯及其制备方法。
背景技术
水性聚氨酯由于不含有机溶剂，对环境无污染，而受到越来越广泛的应用，主要集中在胶粘剂和涂料领域。现有的水性聚氨酯一般都以乳液的形式存在，要求在5℃以上保存、运输，这就增加了保存和运输的成本。CN1418900A公开了一种水性聚氨酯粉末材料的制备方法，将聚酯二醇与二羟甲基丙酸按0.5～1.5的羟基比例混合，加热至60～100℃完全熔融后真空脱水，然后在氮气保护下加入与总羟基含量成1.0～2.0比例的异氰酸酯，于60～100℃反应2～3小时，加入丙酮稀释体系粘度为5～8mPa.s，然后加入与二羟甲基丙酸等摩尔的三乙胺中，在搅拌10～30分钟后加入水使其分散；最后超离心沉降、除去溶剂、冷冻干燥得到乳白色水性聚氨酯粉末材料。该制备的过程中需要先用水乳化，然后再离心沉降，得到粉末，工艺复杂。
发明内容
本发明要解决的第一个技术问题是提供一种粉末型水性聚氨酯，该粉末型水性聚氨酯使用时，用自来水就可乳化。
本发明要解决的第二个技术问题是提供一种该粉末型水性聚氨酯的制备方法。
本发明所述的粉末型水性聚氨酯，原料由以下物质组成：
所述的聚乙二醇的分子量在1000到6000的范围内较好。
所述的多异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、1，4-环己烷二异氰酸酯、苯二甲亚基二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、三甲基-1，6-六亚甲基二异氰酸酯、四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯、降冰片烷二异氰酸酯、二甲基联苯二异氰酸酯或甲基环己烷二异氰酸酯等。
所述的亲水剂包括二羟甲基丁酸(DMBA)或二羟甲基丙酸(DMPA)等。
所述的扩链剂包括乙二醇、1，4-丁二醇、1，3-丁二醇、二甘醇、1，2-丙二醇、新戊二醇、甲基丙二醇、1，6-己二醇、1，3-丙二醇、三甲基戊二醇、1，5-戊二醇、3-甲基-1，5-戊二醇或环己二醇等。
所述的溶剂包括丙酮或丁酮等。
所述的催化剂包括二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡或二醋酸二丁基锡等。
所述的多元醇包括聚醚多元醇和聚酯多元醇，聚醚多元醇包括分子量为1000-4000的聚氧化丙烯二醇、分子量为1000-6000的聚氧化丙烯三醇或分子量500-4000的聚四氢呋喃二醇等；聚酯多元醇包括聚碳酸酯二醇、芳香族聚酯多元醇、己二酸系聚酯二醇、二聚体聚酯二醇或聚己内酯二醇等，分子量1000-4000为宜。
本发明所述的粉末型水性聚氨酯，可由以下方法制备：
将亲水剂溶于溶剂中，加入三乙胺进行中和，脱去丙酮，得到离子化的亲水扩链剂，将离子化的亲水扩链剂与多元醇、扩链剂、聚乙二醇按比例混合得到组分A，组分A和多异氰酸酯按比例混合，加入催化剂，60℃加热反应60～90min，完全固化后，粉碎成粉末，即得到粉末型水性聚氨酯。
发明提供了一种生产工艺简单，使用方便，保存、运输成本低的粉末型水性聚氨酯。
本发明的特点是先将阴离子亲水剂中和离子化后，再进行水性聚氨酯的合成，并引入聚乙二醇，合成出的粉末型水性聚氨酯成本低廉。合成过程工艺简单，合成时间短，无需先用去离子水乳化，设备要求简单；使用时直接溶解到自来水中即可，对于水中的钙镁离子不敏感。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
水性聚氨酯固化剂，为骏桥贸易(深圳)有限公司提供，牌号为CP-100。
实施例1
14.8g(0.1mol)二羟甲基丙酸溶解到50g丙酮中，加入10.1g(0.1mol)三乙胺进行中和反应，10min后，真空脱去丙酮，得到离子化的亲水扩链剂，再加入100g(0.1mol)分子量为1000的聚乙二醇，100g(0.05mol)分子量为2000的聚氧化丙烯醚二元醇，丁二醇10g(0.11mol)，催化剂二月桂酸二丁基锡0.1g，混合均匀，真空脱水，加入异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)80.2g(0.36mol)，60℃加热反应90min，将固体粉碎，既得水性聚氨酯粉末。
将该水性聚氨酯粉末加入自来水中，搅拌即可得到水性聚氨酯乳液。将固含量30％的乳液100质量份，加入3质量份水性聚氨酯固化剂，制成胶膜，性能见表1。
实施例2
14.8g二羟甲基丙酸溶解到50g丙酮中，加入10.1g三乙胺进行中和反应，10min后，真空脱去丙酮，得到离子化的亲水扩链剂，再加入100g(0.05mol)分子量为2000的聚乙二醇，100g分子量为2000的聚氧化丙烯醚二元醇，丁二醇10g，催化剂二月桂酸二丁基锡0.1g，混合均匀，真空脱水，加入甲苯二异氰酸酯(TDI)53.9g(0.31mol)，60℃加热反应90min，将固体粉碎，既得水性聚氨酯粉末。
将所得粉末加入自来水中，搅拌即可得到水性聚氨酯乳液。将固含量30％的乳液100质量份，加入3质量份水性聚氨酯固化剂，制成胶膜，性能见表1。
实施例3
7.4g(0.05mol)二羟甲基丁酸溶解到50g丙酮中，加入5.05g(0.05mol)三乙胺进行中和反应，10min后，真空脱去丙酮，得到离子化的亲水扩链剂，再加入100g分子量为1000的聚乙二醇，100g分子量为2000的聚氧化丙烯醚二元醇，催化剂二月桂酸二丁基锡0.1g，混合均匀，真空脱水，加入异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)44.4g(0.20mol)，60℃加热反应90min，将固体粉碎，既得水性聚氨酯粉末。
将该水性聚氨酯粉末加入自来水中，搅拌即可得到水性聚氨酯乳液。将固含量30％的乳液100质量份，加入3质量份水性聚氨酯固化剂，制成胶膜，性能见表1。
实施例4
29.6g(0.2mol)二羟甲基丁酸溶解到50g丙酮中，加入20.2g(0.2mol)三乙胺进行中和反应，10min后，真空脱去丙酮，得到离子化的亲水扩链剂，再加入200g(0.2mol)分子量为1000的聚乙二醇，100g(0.05mol)分子量为2000的聚氧化丙烯醚二元醇，催化剂二月桂酸二丁基锡0.1g，混合均匀，真空脱水，加入异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)99.9g(0.45mol)，60℃加热反应90min，将固体粉碎，既得水性聚氨酯粉末。
将所得粉末加入自来水中，搅拌即可得到水性聚氨酯乳液。将固含量30％的乳液100质量份，加入3质量份水性聚氨酯固化剂，制成胶膜，性能见表1。
表1实施例产品性能
项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
粉末外观 白色粉末 白色粉末 白色粉末 白色粉末
粉末密度/g/cm3 0.96 0.96 0.96 0.96
乳液外观 蓝光透明 带蓝光半透明 蓝光透明 蓝光透明
乳液pH值 7.0 7.0 7.0 7.0
乳液密度/g/cm3 1.05 1.05 1.05 1.05
30％固含量粘度/mPa.s 60 83 95 95
胶膜拉伸强度/MPa 13.2 15.0 6.2 12.6
胶膜断裂伸长率/％ 750 630 930 750

Claims (9)

1.一种粉末型水性聚氨酯，原料由以下物质组成：
2.根据权利要求1所述的粉末型水性聚氨酯，所述的聚乙二醇的分子量在1000到6000的范围内。
3.根据权利要求1所述的粉末型水性聚氨酯，所述的多异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、1，4-环己烷二异氰酸酯、苯二甲亚基二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、三甲基-1，6-六亚甲基二异氰酸酯、四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯、降冰片烷二异氰酸酯、二甲基联苯二异氰酸酯或甲基环己烷二异氰酸酯。
4.根据权利要求1所述的粉末型水性聚氨酯，所述的亲水剂包括二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸。
5.根据权利要求1所述的粉末型水性聚氨酯，所述的扩链剂包括乙二醇、1，4-丁二醇、1，3-丁二醇、二甘醇、1，2-丙二醇、新戊二醇、甲基丙二醇、1，6-己二醇、1，3-丙二醇、三甲基戊二醇、1，5-戊二醇、3-甲基-1，5-戊二醇或环己二醇。
6.根据权利要求1所述的粉末型水性聚氨酯，所述的溶剂包括丙酮或丁酮。
7.根据权利要求1所述的粉末型水性聚氨酯，所述的催化剂包括二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡或二醋酸二丁基锡。
8.根据权利要求1所述的粉末型水性聚氨酯，所述的多元醇包括聚醚多元醇和聚酯多元醇，聚醚多元醇包括分子量为1000-4000的聚氧化丙烯二醇、分子量为1000-6000的聚氧化丙烯三醇或分子量500-4000的聚四氢呋喃二醇等；聚酯多元醇包括聚碳酸酯二醇、芳香族聚酯多元醇、己二酸系聚酯二醇、二聚体聚酯二醇或聚己内酯二醇，分子量为1000-4000。
9.一种制备权利要求1-8之一所述的粉末型水性聚氨酯的放方法，包括以下步骤：将亲水剂溶于溶剂中，加入三乙胺进行中和，脱去丙酮，得到离子化的亲水扩链剂，将离子化的亲水扩链剂与多元醇、扩链剂、聚乙二醇按比例混合得到组分A，组分A和多异氰酸酯按比例混合，加入催化剂，60℃加热反应60～90min，完全固化后，粉碎成粉末，即得到粉末型水性聚氨酯。
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