CN104558486A - 一种含羧酸基/磺酸基的wpu乳液及其制备方法与应用 - Google Patents
一种含羧酸基/磺酸基的wpu乳液及其制备方法与应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104558486A CN104558486A CN201410758245.0A CN201410758245A CN104558486A CN 104558486 A CN104558486 A CN 104558486A CN 201410758245 A CN201410758245 A CN 201410758245A CN 104558486 A CN104558486 A CN 104558486A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- emulsion
- wpu
- sulfonic
- carboxylic acid
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
- C08G18/65—Low-molecular-weight compounds having active hydrogen with high-molecular-weight compounds having active hydrogen
- C08G18/66—Compounds of groups C08G18/42, C08G18/48, or C08G18/52
- C08G18/6633—Compounds of group C08G18/42
- C08G18/6659—Compounds of group C08G18/42 with compounds of group C08G18/34
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/08—Processes
- C08G18/0804—Manufacture of polymers containing ionic or ionogenic groups
- C08G18/0819—Manufacture of polymers containing ionic or ionogenic groups containing anionic or anionogenic groups
- C08G18/0828—Manufacture of polymers containing ionic or ionogenic groups containing anionic or anionogenic groups containing sulfonate groups or groups forming them
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
- C08G18/30—Low-molecular-weight compounds
- C08G18/34—Carboxylic acids; Esters thereof with monohydroxyl compounds
- C08G18/348—Hydroxycarboxylic acids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
- C08G18/30—Low-molecular-weight compounds
- C08G18/38—Low-molecular-weight compounds having heteroatoms other than oxygen
- C08G18/3855—Low-molecular-weight compounds having heteroatoms other than oxygen having sulfur
- C08G18/3857—Low-molecular-weight compounds having heteroatoms other than oxygen having sulfur having nitrogen in addition to sulfur
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
- C08G18/40—High-molecular-weight compounds
- C08G18/42—Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain
- C08G18/4236—Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain containing only aliphatic groups
- C08G18/4238—Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain containing only aliphatic groups derived from dicarboxylic acids and dialcohols
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
- C08G18/65—Low-molecular-weight compounds having active hydrogen with high-molecular-weight compounds having active hydrogen
- C08G18/66—Compounds of groups C08G18/42, C08G18/48, or C08G18/52
- C08G18/6633—Compounds of group C08G18/42
- C08G18/6637—Compounds of group C08G18/42 with compounds of group C08G18/32 or polyamines of C08G18/38
- C08G18/6648—Compounds of group C08G18/42 with compounds of group C08G18/32 or polyamines of C08G18/38 with compounds of group C08G18/3225 or C08G18/3271 and/or polyamines of C08G18/38
- C08G18/6651—Compounds of group C08G18/42 with compounds of group C08G18/32 or polyamines of C08G18/38 with compounds of group C08G18/3225 or C08G18/3271 and/or polyamines of C08G18/38 with compounds of group C08G18/3225 or polyamines of C08G18/38
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D175/00—Coating compositions based on polyureas or polyurethanes; Coating compositions based on derivatives of such polymers
- C09D175/04—Polyurethanes
- C09D175/06—Polyurethanes from polyesters
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
- C09J175/00—Adhesives based on polyureas or polyurethanes; Adhesives based on derivatives of such polymers
- C09J175/04—Polyurethanes
- C09J175/06—Polyurethanes from polyesters
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
Abstract
本发明公开了一种含羧酸基/磺酸基的WPU乳液及其制备方法与应用。按摩尔份数计,该方法将10~12份的聚酯多元醇保温除水,加0.02~0.04份催化剂后再加入11~13份多异氰酸酯保温反应;将4~6份羧基单体溶解于N‐甲基‐2‐吡咯烷酮后滴入;加丙酮调粘,加10~12份磺酸基单体,中和;加蒸馏水,剪切乳化,蒸馏去除溶剂得到产品乳液。本发明乳液固含量50~55.56%,储存稳定性达6个月以上;粒径170~190nm,分布较宽;粘度210~220mPa.s;成膜后拉伸强度38~40MPa,断裂伸长率300~350%,吸水率3.4~3.6%,能够广泛应用在包装工程、涂料工业、制鞋、木材、皮革、复合板材等领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合型聚氨酯乳液,特别涉及一种含羧酸基/磺酸基的WPU乳液的制备方法,该乳液胶黏剂可广泛应用于涂料工业以及包装工程、制鞋、木材、皮革、复合板材等领域胶黏剂中,属于功能性高分子材料领域。
背景技术
聚氨酯(PU)作为一种性能优良的合成树脂,应用十分广泛,特别是在胶粘剂领域。传统PU胶粘剂利用有机溶剂溶解稀释,施工时,有机溶剂挥发,成膜固化,有机溶剂的大量使用,既不利于工人身体健康,也加重了环境污染。将PU分散在水中,以乳液形式存在,环保性能优良,PU本身不具备亲水性,要使其在水中稳定分散,就要通过在其分子链段中引入亲水基团,使分子链完全或部分具备亲水性。亲水基团的引入是合成水性聚氨酯(WPU)的关键,阴离子型亲水基团一直是该领域研究的重点,主要有磺酸型与羧酸型两类。目前亲水基团主要通过扩链剂在硬段引入,实验步骤繁琐,产品软段中无亲水基团,软段在PU分子链中占比最大,亲水基团在分子链上分布不均匀易造成WPU乳液稳定性下降,同时也易导致PU分子链中软硬段微相分离,影响产品性能。羧酸盐型WPU中和羧基成盐,由于羧酸属于弱酸,亲水性较差,羧酸盐型WPU乳液粘度大,固含量不易提高。磺酸基极性强,亲水性良好,较易制备高固含量WPU乳液,但是单纯的磺酸盐型WPU的合成过程中为了提高分子量,必须先使用1、4‐丁二醇等小分子扩链剂,再进行磺酸基亲水接枝。钟凯等制备了羧酸/磺酸盐型WPU,在制备过程中使用了小分子扩链剂,从而导致成膜后吸水率较高,最低也高达8.05%,膜的拉伸强度也较低,仅为18MPa左右,与本发明合成的羧酸/磺酸盐WPU在性能上有较大差距。本发明的创新点在于先将多官能羧酸盐接入PU分子链作为扩链剂,以磺酸盐作为亲水单体后续接枝,从而避免了1、4‐丁二醇等小分子亲水扩链剂的使用,同时软硬段都含有亲水基团,实现了亲水基团的均匀分布,十分利于乳液的稳定和固含量提高。
公开号为CN103305175A和CN103421462A的中国发明专利申请公开了一种WPU乳液胶黏剂的制备方法,但是在制备过程中仅仅引入了磺酸基,没有引入羧基,同时使用了小分子亲水扩链剂,因此,在固含量、储存稳定性、粘度;成膜后拉伸强度、断裂伸长率、吸水率、T型剥离强度等性能上与本发明的产品有较大差距。
发明内容
本发明的目的在于克服粘度、固含量与稳定性之间的矛盾,提供一种兼顾低粘度、高固含量、高稳定性的含羧酸基/磺酸基的WPU乳液及其制备方法,其固含量为50~55.56%时,粘度仅为210~220mPa.s,而储存稳定性可达6个月以上。
本发明另一目的是提供该高性能含羧酸基/磺酸基的WPU乳液在涂料工业以及包装工程、制鞋、木材、皮革、复合板材等领域胶黏剂中的应用,属于功能性高分子材料领域的应用。
本发明目的通过如下技术方案实现:
一种含羧酸基/磺酸基的WPU乳液的制备方法,包括如下步骤:
1)将10~12摩尔份的聚酯多元醇加热升温至120~130℃,保温除水;
2)将除水后的聚酯多元醇调温至65~75℃,搅拌下,按摩尔份数计,先滴加0.02~0.04份催化剂,后加入11~13份多异氰酸酯,控制温度在60~80℃,温度稳定后调整温度至78~82℃,保温反应1.8~2.2h;
3)按摩尔份数计,将4~6份羧基单体充分于溶解N‐甲基‐2‐吡咯烷酮中,滴加入步骤2)产物中,控制滴加时间为20~25min,完成后,调整温度至80~90℃,保温继续反应3~4h;
4)加入丙酮降低体系粘度,至粘度为200~300mPa.s,提高搅拌机转速,调整温度至60~65℃,按摩尔份数计,加入10~12份磺酸基单体,保温反应30~35min,降温至35~40℃,加入中和剂中和30~35min;
5)出料,于高速剪切搅拌机下,加入蒸馏水,4000~5000rpm高速剪切乳化15~20min;
6)用旋转蒸发仪脱除乳液产品中的溶剂,得到WPU乳液产品;
所述聚酯多元醇为聚己内酯二元醇、聚己二酸‐1,4‐丁二醇酯等聚酯二元醇中的一种或多种,其分子量为1000~3000;
所述多异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种;
所述催化剂为二丁基锡二月桂酸;所述羧基单体为二羟甲基丙酸;
所述磺酸基单体为乙二胺基乙磺酸钠、N、N‐(2‐羟乙基)‐2‐氨基乙磺酸钠、1、2‐二羟基‐3‐丙磺酸钠中的一种。
为进一步实现本发明目的,优选地所述中和剂为三乙胺或N、N‐二甲基乙醇胺;中和度为95~105%。
所述蒸馏水的用量为步骤(1)~(4)中所加原材料总质量的0.8~1倍。
所述N‐甲基‐2‐吡咯烷酮的用量为羧基单体质量的2.5~3倍。
所述保温除水的时间为2~2.5h。
一种含羧酸基/磺酸基的WPU乳液,由上述的制备方法制得。所述含羧酸基/磺酸基的WPU乳液固含量为50~55.56%,储存稳定性达6个月以上;粒径170~190nm;粘度210~220mPa.s;成膜后拉伸强度38~40MPa,断裂伸长率300~390%,吸水率3.4~3.6%,T型剥离强度16~17kN.m‐1。
本发明还提供所述的含羧酸基/磺酸基的WPU乳液在涂料工业以及包装工程、制鞋、木材、皮革、复合板材等领域胶黏剂中的应用,属于功能性高分子材料领域的应用。
本发明步骤3)按摩尔份数计,将4~6份羧基单体充分于溶解N‐甲基‐2‐吡咯烷酮中,滴加入步骤2)产物中,控制滴加时间为20~25min,完成后,调整温度至80~90℃,保温继续反应3~4h,期间密切关注烧瓶内体系粘度变化,防止发生爬杆现象;通过加入丙酮降低体系粘度,严格控制体系粘度为200~300mPa.s。所述爬杆是由于分子量急剧扩大、粘度过大、反应生成的热量难以立即转移而发生爆聚造成的。本发明通过加入丙酮降低粘度、热量就可及时移走,不会发生爆聚,可以有效防止爬杆现象,丙酮的加入量只是起到降低粘度的作用,防止粘度过大搅拌不动或者发生爬杆。
相对于现有技术,本发明具有如下优点:
1)传统工艺必须使用小分子扩链剂,从而导致成膜后吸水率较高,膜的拉伸强度也较低。本发明避免了小分子亲水扩链剂的使用,从而使乳液成膜后的性能均有较大提高。
2)本发明创新点在于先将多官能羧酸盐接入PU分子链作为扩链剂,以磺酸盐作为亲水单体后续接枝,同时可以实现软硬段都含有亲水基团,十分利于乳液的稳定和固含量提高。PU分子链段上同时引入羧基、磺酸基,可实现两种亲水基团的优势互补。
3)本发明除第一步脱水外,其余的所有反应均在100℃以下进行,反应条件温和,能耗较低。
附图说明
图1(a)、图1(b)分别为磺酸盐WPU和羧酸基/磺酸基WPU的TEM图。
图2(a)、图2(b)分别为磺酸盐WPU和羧酸基/磺酸基WPU的粒径分布。
图3为实施例1所得WPU乳液与传统磺酸盐WPU的红外光谱图对比图。
图4为实施例1所得WPU乳液与传统磺酸盐WPU的Tg对比图。
图5为实施例1所得WPU乳液与传统磺酸盐WPU的DSC对比图。
图6为实施例1所得WPU乳液与传统磺酸盐WPU的GPC对比图。
具体实施方式
为更好地理解本发明,下面结合实施例对本发明作进一步的说明,但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
(1)按摩尔份数计,称12份的聚己二酸‐1,4‐丁二醇酯(1000)于干燥洁净的四口烧瓶中,加热升温至120~130℃,保温除水2.5h;
(2)将烧瓶转移至恒温水浴内,装配好电动搅拌机、温度计、冷凝回流装置,密封仪器接口处,开动搅拌机,调温至75℃,待温度稳定,按摩尔份数计,先滴加0.04份二丁基锡二月桂酸,后一次性加入13份异佛尔酮二异氰酸酯于烧瓶内,注意瓶内温度变化,控制温度在60~80℃,待瓶内温度稳定,调整温度至82℃,保温反应2.2h;
(3)按摩尔份数计,称6份二羟甲基丙酸,充分溶解于3倍二羟甲基丙酸质量的N‐甲基‐2‐吡咯烷酮中,恒流泵泵送滴加入烧瓶,控制滴加时间为25min,完成后,调整瓶内温度至90℃,保温继续反应4h;
(4)向瓶内加入丙酮进一步降低体系粘度至100mPa.s,提高搅拌机转速至100rmp,调整温度至65℃,按摩尔份数计,称取12份乙二胺基乙磺酸钠,一次性加入瓶内,保温反应35min,降温至40℃,加入3g三乙胺中和35min;
(5)出料至1000mL烧杯中,于高速剪切搅拌机下,缓慢加入300g蒸馏水,5000rpm高速剪切乳化20min;
(6)将乳液产品转移至梨形瓶中,旋蒸仪脱除乳液中溶剂,得到WPU乳液产品,经检测,固含量为52.21%;
以日本JEOL公司JEM‐100CXⅡ型透射电子显微镜和英国Malvern公司ZS Nano S型纳米粒度分析仪测试样品,结果见附图1(a)、图1(b)、图2(a)和图2(b),由图知,磺酸盐WPU乳液粒子、磺酸盐/羧酸盐WPU乳液粒子均呈球形,相互间独立均匀,无粘连,磺酸盐WPU乳液粒径分布较窄,磺酸盐/羧酸盐WPU乳液粒径约分布较宽,TEM检测结果与乳液粒径测试结果吻合。
以德国BRUKER公司VECTER33型红外光谱仪测试样品,结果见附图3,由图知,在3378cm‐1处出现了N‐H的伸缩振动吸收峰;2952cm‐1处出现了CH2、CH3的伸缩振动吸收峰,1726cm‐1处出现了氨基甲酸酯基与羧基重叠的C=O特征吸收峰,1532cm‐1处出现了N‐H的弯曲振动吸收峰,1255cm‐1处出现了C‐O的振动吸收峰,1165cm‐1处出现了C‐O‐C的特征吸收峰,证实体系中生成氨基甲酸酯基;2200~2300cm‐1区间内未出现‐NCO的伸缩振动吸收峰,证实多异氰酸酯原料已无剩余;在1064cm‐1处出现了磺酸基的特征吸收峰,证实体系中含有磺酸基,在1461cm‐1及1532cm‐1处出现了羧基的特征吸收峰,证实体系中含有羧基,综上,成功合成了磺酸盐/羧酸盐WPU乳液。
以德国NETZSCH公司STA‐449C型综合热分析仪测试样品Tg,结果见附图4,由图知,在200℃以下,两种WPU质量几乎没有减少,这说明其分子结构上脲基甲酸酯含量都较少,250℃左右,两种PU质量几乎同时开始减少,这可能是分子结构中氨基甲酸酯开始受热分解,磺酸盐WPU质量曲线下降较缓慢,热分解速率较低,550℃时到达热分解终点,磺酸盐WPU耐热性能稍占优势,在TGA测试中,磺酸盐WPU与磺酸盐/羧酸盐WPU均显示出良好的耐热性能。
以德国NETZSCH公司STA‐449C型综合热分析仪测试样品综合热,结果见附图5,可知两种WPU软段熔融吸热峰明显,波峰较窄,说明两种PU分子链软硬段微相分离良好,均表现出良好的结晶性能,磺酸盐/羧酸盐WPU熔融温度约为48℃,磺酸盐WPU熔融温度为45℃,磺酸盐/羧酸盐WPU成峰面积更大,结晶性能更优。
以美国Waters公司Waters‐201GP型凝胶渗透色谱仪测试样品,结果见附图6,由图知最高峰分子量分别为84195、72329,磺酸盐WPU数均分子量为61924,重均分子量为112073,磺酸盐/羧酸盐WPU数均分子量为59831,重均分子量为119250,两种WPU分子量基本相同,表明改性对分子量的影响不大。
表1 三种WPU乳液胶黏剂性能对比
选用目前现有的二种WPU的性能与本发明进行比较,这三种样本分为公开号为CN103305175A的磺酸盐WPU乳液胶粘剂(样品1)、本实施例的磺酸盐/羧酸盐WPU乳液胶粘剂(样品2)、文献报道(钟凯等.羧酸/磺酸盐水性聚氨酯的性能研究,皮革科学与工程,2012,22(5):46‐49.)的磺酸盐/羧酸盐WPU乳液胶粘剂(样品3),以上海市精晖仪器设备有限公司NDJ‐8S型数显粘度计,英国Instron公司5960型万能材料试验机及重量法测试三种乳液,测试结果如表1所示。由表1可看出,磺酸盐/羧酸盐WPU乳液胶粘剂较之磺酸盐WPU乳液胶粘剂在较高的固含量时却具有较低的粘度,说明改性可以提高固含量,降低粘度,力学性能与粘结性能方面,磺酸盐/羧酸盐WPU乳液胶粘剂明显优势。改性磺酸盐/羧酸盐WPU较之传统磺酸盐/羧酸盐WPU除了断裂伸长率有所降低外,其他性能均有较大提高。
实施例2
(1)按摩尔份数计,称10份的聚己二酸‐1,4‐丁二醇酯(2000)于干燥洁净的四口烧瓶中,加热升温至120℃,保温除水25h;
(2)将烧瓶转移至恒温水浴内,装配好电动搅拌机、温度计、冷凝回流装置,密封仪器接口处,开动搅拌机,调温至65℃,待温度稳定,按摩尔份数计,先滴加0.02份二丁基锡二月桂酸,后一次性加入11份六亚甲基二异氰酸酯于烧瓶内,注意瓶内温度变化,控制温度在60℃,待瓶内温度稳定,调整温度至78℃,保温反应1.8h;
(3)按摩尔份数计,称取4份二羟甲基丙酸,充分溶解于2.5倍质量的N‐甲基‐2‐吡咯烷酮,恒流泵泵送滴加入烧瓶,控制滴加时间为20min,完成后,调整瓶内温度至80℃,保温继续反应3h,期间密切关注烧瓶内体系粘度变化;
(4)向瓶内加入丙酮进一步降低体系粘度至200mPa.s,提高搅拌机转速至200rmp,调整温度至60℃,按摩尔份数计,称取10份N、N‐(2‐羟乙基)‐2‐氨基乙磺酸钠,一次性加入瓶内,保温反应30min,降温至35℃,加入5gN、N‐二甲基乙醇胺中和30min;
(5)出料至1000mL烧杯中,于高速剪切搅拌机下,缓慢加入120g蒸馏水,4000rpm高速剪切乳化15min;
(6)将乳液产品转移至梨形瓶中,旋蒸仪脱除乳液中溶剂,得到WPU乳液产品,固含量为55.56%;
各项性能测试与实施例1相同,测试结果与实施例1附图类似,各项性能均与实施例1所得乳液性能相似。
实施例3
(1)按摩尔份数计,称12份的聚己二酸‐1,4‐丁二醇酯(3000)于干燥洁净的四口烧瓶中,加热升温至120℃,保温除水25h;
(2)将烧瓶转移至恒温水浴内,装配好电动搅拌机、温度计、冷凝回流装置,密封仪器接口处,开动搅拌机,调温至70℃,待温度稳定,按摩尔份数计,先滴加0.03份二丁基锡二月桂酸,后一次性加入11份甲苯二异氰酸酯于烧瓶内,注意瓶内温度变化,控制温度在60℃,待瓶内温度稳定,调整温度至78℃,保温反应1.8h;
(3)按摩尔份数计,称取5份二羟甲基丙酸,充分溶解于2.5倍质量的N‐甲基‐2‐吡咯烷酮,恒流泵泵送滴加入烧瓶,控制滴加时间为20min,完成后,调整瓶内温度至80℃,保温继续反应3h,期间密切关注烧瓶内体系粘度变化;
(4)向瓶内加入丙酮进一步降低体系粘度至150mPa.s,提高搅拌机转速至130rmp,调整温度至60℃,按摩尔份数计,称取10份乙二胺基乙磺酸钠,一次性加入瓶内,保温反应30min,降温至35℃,加入3gN、N‐二甲基乙醇胺中和30min;
(5)出料至1000mL烧杯中,于高速剪切搅拌机下,缓慢加入110g蒸馏水,5000rpm高速剪切乳化15min;
(6)将乳液产品转移至梨形瓶中,旋蒸仪脱除乳液中溶剂,得到WPU乳液产品,固含量为52.34%;
各项性能测试与实施例1相同,测试结果与实施例1附图类似,各项性能均与实施例1所得乳液性能相似。
实施例4
(1)按摩尔份数计,称10份的聚己内酯二元醇(3000)于干燥洁净的四口烧瓶中,加热升温至130℃,保温除水2.5h;
(2)将烧瓶转移至恒温水浴内,装配好电动搅拌机、温度计、冷凝回流装置,密封仪器接口处,开动搅拌机,调温至65℃,待温度稳定,按摩尔份数计,先滴加0.03份二丁基锡二月桂酸,后一次性加入11份二苯基甲烷二异氰酸酯于烧瓶内,注意瓶内温度变化,控制温度在60℃,待瓶内温度稳定,调整温度至82℃,保温反应1.8h;
(3)按摩尔份数计,称取4份二羟甲基丙酸,充分溶解于2.5倍质量的N‐甲基‐2‐吡咯烷酮,恒流泵泵送滴加入烧瓶,控制滴加时间为20min,完成后,调整瓶内温度至80℃,保温继续反应3h,期间密切关注烧瓶内体系粘度变化;
(4)向瓶内加入丙酮进一步降低体系粘度至100mPa.s,提高搅拌机转速至100rmp,调整温度至70℃,按摩尔份数计,称取10份N、N‐(2‐羟乙基)‐2‐氨基乙磺酸钠,一次性加入瓶内,保温反应30min,降温至35℃,加入4g三乙胺中和30min;
(5)出料至1000mL烧杯中,于高速剪切搅拌机下,缓慢加入150g蒸馏水,4000rpm高速剪切乳化15min;
(6)将乳液产品转移至梨形瓶中,旋蒸仪脱除乳液中溶剂,得到WPU乳液产品,固含量为53.67%;
各项性能测试与实施例1相同,测试结果与实施例1附图类似,各项性能均与实施例1所得乳液性能相似。
实施例5
(1)按摩尔份数计,称10份的聚己内酯二元醇(2000)于干燥洁净的四口烧瓶中,加热升温至130℃,保温除水2.5h;
(2)将烧瓶转移至恒温水浴内,装配好电动搅拌机、温度计、冷凝回流装置,密封仪器接口处,开动搅拌机,调温至65℃,待温度稳定,按摩尔份数计,先滴加0.02份二丁基锡二月桂酸,后一次性加入11份六亚甲基二异氰酸酯于加入烧瓶内,注意瓶内温度变化,控制温度在60℃,待瓶内温度稳定,调整温度至78℃,保温反应1.8h;
(3)按摩尔份数计,称取4份二羟甲基丙酸,充分溶解于2.5倍质量的N‐甲基‐2‐吡咯烷酮,恒流泵泵送滴加入烧瓶,控制滴加时间为20min,完成后,调整瓶内温度至80℃,保温继续反应3h,期间密切关注烧瓶内体系粘度变化;
(4)向瓶内加入丙酮进一步降低体系粘度至100mPa.s,提高搅拌机转速至100rmp,调整温度至60℃,按摩尔份数计,称取10份乙二胺基乙磺酸钠,一次性加入瓶内,保温反应30min,降温至35℃,加入4gN、N‐二甲基乙醇胺中和30min;
(5)出料至1000mL烧杯中,于高速剪切搅拌机下,缓慢加入120g蒸馏水,4000rpm高速剪切乳化15min;
(6)将乳液产品转移至梨形瓶中,旋蒸仪脱除乳液中溶剂,得到WPU乳液产品,固含量为50%;
各项性能测试与实施例1相同,测试结果与实施例1附图类似,各项性能均与实施例1所得乳液性能相似。
实施例6
(1)按摩尔份数计,称10份的聚己内酯二元醇(1000)于干燥洁净的四口烧瓶中,加热升温至130℃,保温除水2h;
(2)将烧瓶转移至恒温水浴内,装配好电动搅拌机、温度计、冷凝回流装置,密封仪器接口处,开动搅拌机,调温至65℃,待温度稳定,按摩尔份数计,先滴加0.02份二丁基锡二月桂酸,后一次性加入11份六亚甲基二异氰酸酯于加入烧瓶内,注意瓶内温度变化,控制温度在60℃,待瓶内温度稳定,调整温度至78℃,保温反应1.8h;
(3)按摩尔份数计,称取4份二羟甲基丙酸,充分溶解于2.5倍质量的N‐甲基‐2‐吡咯烷酮,恒流泵泵送滴加入烧瓶,控制滴加时间为20min,完成后,调整瓶内温度至80℃,保温继续反应3h,期间密切关注烧瓶内体系粘度变化;
(4)向瓶内加入丙酮进一步降低体系粘度至100mPa.s,提高搅拌机转速至100rmp,调整温度至60℃,按摩尔份数计,称取10份1、2‐二羟基‐3‐丙磺酸钠,一次性加入瓶内,保温反应30min,降温至35℃,加入4gN、N‐二甲基乙醇胺中和30min;
(5)出料至1000mL烧杯中,于高速剪切搅拌机下,缓慢加入200g蒸馏水,4000rpm高速剪切乳化15min;
(6)将乳液产品转移至梨形瓶中,旋蒸仪脱除乳液中溶剂,得到WPU乳液产品,固含量为50.27%;
各项性能测试与实施例1相同,测试结果与实施例1附图类似,各项性能均与实施例1所得乳液性能相似。
Claims (8)
1.一种含羧酸基/磺酸基的WPU乳液的制备方法,其特征在于包括如下步骤:
1)将10~12摩尔份的聚酯多元醇加热升温至120~130℃,保温除水;
2)将除水后的聚酯多元醇调温至65~75℃,搅拌下,按摩尔份数计,先滴加0.02~0.04份催化剂,后加入11~13份多异氰酸酯,控制温度在60~80℃,温度稳定后调整温度至78~82℃,保温反应1.8~2.2h;
3)按摩尔份数计,将4~6份羧基单体充分于溶解N‐甲基‐2‐吡咯烷酮中,滴加入步骤2)产物中,控制滴加时间为20~25min,完成后,调整温度至80~90℃,保温继续反应3~4h;
4)加入丙酮降低体系粘度,至粘度为200~300mPa.s,提高搅拌机转速,调整温度至60~65℃,按摩尔份数计,加入10~12份磺酸基单体,保温反应30~35min,降温至35~40℃,加入中和剂中和30~35min;
5)出料,于高速剪切搅拌机下,加入蒸馏水,4000~5000rpm高速剪切乳化15~20min;
6)将乳液产品旋蒸仪脱除乳液中溶剂,得到WPU乳液产品;
所述聚酯多元醇为聚己内酯二元醇、聚己二酸‐1,4‐丁二醇酯等聚酯二元醇中的一种或多种,其分子量为1000~3000;
所述多异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种;
所述催化剂为二丁基锡二月桂酸;所述羧基单体为二羟甲基丙酸;
所述磺酸基单体为乙二胺基乙磺酸钠、N、N‐(2‐羟乙基)‐2‐氨基乙磺酸钠、1、2‐二羟基‐3‐丙磺酸钠中的一种。
2.根据权利要求1所述的含羧酸基/磺酸基的WPU乳液的制备方法,其特征在于:所述中和剂为三乙胺或N、N‐二甲基乙醇胺;中和度为95~105%。
3.根据权利要求1所述的含羧酸基/磺酸基的WPU乳液的制备方法,其特征在于:所述蒸馏水的用量为步骤(1)~(4)所加原材料总质量的0.8~1倍。
4.根据权利要求1所述的含羧酸基/磺酸基的WPU乳液的制备方法,其特征在于:所述N‐甲基‐2‐吡咯烷酮的用量为羧基单体质量的2.5~3倍。
5.根据权利要求1所述的含羧酸基/磺酸基的WPU乳液的制备方法,其特征在于:所述保温除水的时间为2~2.5h。
6.一种含羧酸基/磺酸基的WPU乳液,其特征在于其由权利要求1‐5任一项所述的制备方法制得。
7.根据权利要求6所述的含羧酸基/磺酸基的WPU乳液,其特征在于,所述含羧酸基/磺酸基的WPU乳液固含量为50~55.56%,储存稳定性达6个月以上;粒径170~190nm;粘度210~220mPa.s;成膜后拉伸强度38~40MPa,断裂伸长率300~350%,吸水率3.4~3.6%,T型剥离强度16~17kN.m‐1。
8.权利要求6或7所述的含羧酸基/磺酸基的WPU乳液作为胶黏剂在涂料工业、包装工程、制鞋、木材、皮革和复合板中的应用。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410758245.0A CN104558486A (zh) | 2014-12-10 | 2014-12-10 | 一种含羧酸基/磺酸基的wpu乳液及其制备方法与应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410758245.0A CN104558486A (zh) | 2014-12-10 | 2014-12-10 | 一种含羧酸基/磺酸基的wpu乳液及其制备方法与应用 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104558486A true CN104558486A (zh) | 2015-04-29 |
Family
ID=53075625
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201410758245.0A Pending CN104558486A (zh) | 2014-12-10 | 2014-12-10 | 一种含羧酸基/磺酸基的wpu乳液及其制备方法与应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN104558486A (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107266650A (zh) * | 2017-07-14 | 2017-10-20 | 合肥思敬齐化工材料有限责任公司 | 耐水压防水聚氨酯织物涂饰剂及其制备方法 |
CN107602809A (zh) * | 2017-10-19 | 2018-01-19 | 温州大学 | 一种同时基于氨基羧酸盐和氨基磺酸盐的高固含量水性聚氨酯分散液 |
CN109553752A (zh) * | 2018-12-06 | 2019-04-02 | 南通高盟新材料有限公司 | 一种低吸水率的织物涂层用水性聚氨酯乳液及其制备方法 |
CN112088178A (zh) * | 2018-05-14 | 2020-12-15 | 大日精化工业株式会社 | 聚氨酯树脂水分散体及其制造方法、涂料、膜构成体、结构物 |
CN113896858A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-07 | 明新孟诺卡(江苏)新材料有限公司 | 一种mdi型水性聚氨酯的制备方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102206410A (zh) * | 2011-04-21 | 2011-10-05 | 常州大学 | 革用高固含水性聚氨酯的制备方法 |
CN102408536A (zh) * | 2010-09-21 | 2012-04-11 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种含有非离子-阴离子亲水基的水性聚氨酯-脲分散体 |
CN103305175B (zh) * | 2013-06-14 | 2014-07-30 | 华南理工大学 | 一种环保型高固含鞋用水性聚氨酯胶黏剂及其制备方法 |
-
2014
- 2014-12-10 CN CN201410758245.0A patent/CN104558486A/zh active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102408536A (zh) * | 2010-09-21 | 2012-04-11 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种含有非离子-阴离子亲水基的水性聚氨酯-脲分散体 |
CN102206410A (zh) * | 2011-04-21 | 2011-10-05 | 常州大学 | 革用高固含水性聚氨酯的制备方法 |
CN103305175B (zh) * | 2013-06-14 | 2014-07-30 | 华南理工大学 | 一种环保型高固含鞋用水性聚氨酯胶黏剂及其制备方法 |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107266650A (zh) * | 2017-07-14 | 2017-10-20 | 合肥思敬齐化工材料有限责任公司 | 耐水压防水聚氨酯织物涂饰剂及其制备方法 |
CN107266650B (zh) * | 2017-07-14 | 2020-08-04 | 安徽省炫科新材料科技有限公司 | 耐水压防水聚氨酯织物涂饰剂及其制备方法 |
CN107602809A (zh) * | 2017-10-19 | 2018-01-19 | 温州大学 | 一种同时基于氨基羧酸盐和氨基磺酸盐的高固含量水性聚氨酯分散液 |
CN107602809B (zh) * | 2017-10-19 | 2020-05-22 | 温州大学 | 一种同时基于氨基羧酸盐和氨基磺酸盐的高固含量水性聚氨酯分散液 |
CN112088178A (zh) * | 2018-05-14 | 2020-12-15 | 大日精化工业株式会社 | 聚氨酯树脂水分散体及其制造方法、涂料、膜构成体、结构物 |
CN109553752A (zh) * | 2018-12-06 | 2019-04-02 | 南通高盟新材料有限公司 | 一种低吸水率的织物涂层用水性聚氨酯乳液及其制备方法 |
CN113896858A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-07 | 明新孟诺卡(江苏)新材料有限公司 | 一种mdi型水性聚氨酯的制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104558486A (zh) | 一种含羧酸基/磺酸基的wpu乳液及其制备方法与应用 | |
JP5828605B1 (ja) | 水分散性ポリウレタン樹脂とアクリレートモノマーのグラフト共重合による水性エマルションの製造方法 | |
CN101157749B (zh) | 一种聚氨酯改性的丙烯酸乳液及其制备方法 | |
JPS6222816A (ja) | 貯蔵安定性の放射線硬化性nco−不含有水性エマルジヨンおよびその製造法 | |
CN104231300A (zh) | 一种聚氨酯发泡树脂及其制备方法 | |
DE19608610A1 (de) | Latent vernetzende wässerige Polyurethandispersionen | |
CN108264621B (zh) | 一种水性聚氨酯非均相扩链合成方法 | |
CN100429271C (zh) | 丙烯酸系非水分散体 | |
CN110951003A (zh) | 一种水性聚氨酯及其制造方法 | |
CN105601878A (zh) | 纳米纤维素晶须接枝水稀释型光固化pua树脂及制备与应用 | |
EP1141065A1 (de) | Wassrige 2k-pur-systeme mit erhöhter schlagzähigkeit, hohen beständigkeitseigenschaften und guten optischen eigenschaften, ein verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung | |
CN101240354A (zh) | 一种丙烯酸树脂/SiO2纳米复合鞣剂及其制备方法 | |
EP1141066A1 (de) | Wässrige 2k-pur-systeme mit erhöhter schlagzähigkeit und guten beständigkeitseigenschaften, ein verfahren zu deren herstellung und deren verwendung | |
CN105175670A (zh) | 一种氨基树脂改性水性聚氨酯及其制备方法与应用 | |
Song et al. | Preparation of UV‐curable emulsions using PEG‐modified urethane acrylates: The effect of nonionic and anionic groups | |
KR20010093831A (ko) | 휘발성 삼차 아민을 함유하지 않은 음이온 수성 폴리머분산액의 제조방법, 상기 방법에 의해 얻어진 분산액 및상기 분산액으로부터 얻어진 코팅 | |
CN104710310A (zh) | O-马来酰基乳酸酯化合物及其制备方法和在聚羧酸减水剂合成中的应用 | |
CN105980431B (zh) | 水系氨基甲酸酯脲树脂组合物及制法 | |
CN108485506A (zh) | 纳米CaCO3/纳米SiO2双重改性水性聚氨酯涂料及其制备方法 | |
CN101423584B (zh) | 一种砂带用丙烯酸乳液的制备方法 | |
Athawale et al. | New interpenetrating polymer networks based on uralkyd/poly (glycidyl methacrylate) | |
KR970059199A (ko) | 숙시닐 반복 단위를 가지는 중합체의 제조 방법 | |
CN107236494A (zh) | 一种有机纤维帘线用浸渍粘合剂组合物及其制备方法 | |
CN102757726B (zh) | 一种基于天然多羟基糖类制备的水性uv涂料及其方法 | |
Amalvy | A kinetic study in emulsion polymerization of polyurethane‐acrylate hybrids |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150429 |
|
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |