CN104611933B - 一种高耐静水压水性聚氨酯织物涂层剂的制备方法 - Google Patents
一种高耐静水压水性聚氨酯织物涂层剂的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种高耐静水压水性聚氨酯织物涂层剂的制备方法，属于纺织化工技术领域。本发明的一种高耐静水压水性聚氨酯织物涂层剂及其制备方法，合成的水性聚氨酯乳液储存稳定性较好，应用于织物整理，手感好，粘结性好，无毒，环保，操作简单。当应用于涤丝纺时，其耐静水压值在100～150KPa范围内。
Description
技术领域
本发明涉及一种高耐静水压水性聚氨酯织物涂层剂的制备方法，属于纺织化工技术领域。
背景技术
织物涂层剂又叫涂层胶，是指在织物表面均匀地涂敷一层或者多层且能形成连续薄膜的高分子类化合物。通过粘合作用，改善织物外观、风格、增加功能性，例如防水、透湿、阻燃、防紫外线、防静电、遮光反射等特殊功能，从而提高制品的附加价值。目前世界织物涂层剂已占纺织品总产量的30％，涂层胶消耗量以重量计已达到纺织总助剂量的50％，因此受到广泛研究。目前，各类涂层剂已经基本满足了纺织涂层整理的条件，但是耐静水压能力差的问题依然存在，且很大程度上限制了织物的应用。为了改善织物的性能，扩大织物的应用范围，具有高耐静水压性能的织物涂层剂越来越受到重视。
水性聚氨酯可广泛用作尼丝纺、真丝、棉、帆布、涤棉等织物的涂层，经涂层整理后的织物具有防水透湿、表面柔软、富有弹性等功能、该布料适用于制作滑雪衫、风雨衣、茄克衫等服装面料及帐篷、防油布等工业用布，也可用于混纺织物仿毛整理，是高档的织物涂层剂。为了能够改善织物的性能，扩大织物的应用范围，研究具有高耐静水压性的水性聚氨酯织物涂层剂有着重要的意义。
现有公布的高耐静水压水性聚氨酯织物涂层剂，如专利CN102418274A公布的高耐静水压阴离子水性聚氨酯织物涂层剂的制备方法，该聚氨酯织物涂层剂是通过乳化剂十二烷基苯磺酸钠作用下，以聚醚多元醇PPG-2000为软段，以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、1,4-丁二醇和二羟甲基丙酸为硬段而制备，该种方法需外加乳化剂易使水性聚氨酯织物涂层剂贮存不稳定，影响应用性能(如手感、力学性能等)，且因为该聚氨酯织物涂层剂为线性结构，其耐静水压性的持久保持也存在较大问题。另外如李海北等人公布的高耐静水压阴离子型水性聚氨酯织物涂层剂研究，虽然采用了内交联技术制备得到了具有高耐静水压阴离子型水性聚氨酯织物涂层剂，耐静水压最高仅为21600Pa，效果不甚理想。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术耐静水压效果不甚理想的问题，提供一种高耐静水压水性聚氨酯织物涂层剂的制备方法。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
一种高耐静水压水性聚氨酯织物涂层剂及其制备方法，具体步骤如下：
步骤一、在100-120℃下，将聚醚二元醇或聚酯二元醇与聚醚三元醇(N330)脱水；所述的聚醚二元醇(或聚酯二元醇)与聚醚三元醇的质量比为4:1～9:1；
步骤二、降温至50-90℃，在氮气的保护下，加入溶剂稀释，稀释后加入芳香族的异氰酸酯；直至羟基反应完全，得到预聚体；所述芳香族的异氰酸酯的异氰酸根与羟基的物质的量比例为3.0～3.5；
步骤三、向步骤二所得的预聚体中加入亲油性扩链剂小分子多元醇，直至亲油性扩链剂小分子多元醇中的羟基反应完全，得到溶液A；亲油性扩链剂小分子多元醇的加入量为反应单体总质量的1％；
步骤四、向步骤三所得的溶液A中加入亲水性扩链剂，直至亲水性扩链剂中的羟基反应完全，得到溶液B；亲水性扩链剂的加入量为反应单体总质量的3-6％；
步骤五、降至室温，向步骤三所得的溶液B中加入三乙胺中和，三乙胺与亲水性扩链剂的物质的量比例为0.9～1.1；反应完全后搅拌加入0～10℃的去离子水乳化，然后除去溶剂得到水性聚氨酯乳液。
步骤一所述聚醚二元醇包括：聚四氢呋喃二醇(PTMG)、聚丙二醇(PPG)或二者的混合物；
步骤一所述聚酯二元醇包括：聚己内酯二醇(PCL)、聚己二酸丁二醇酯二醇(PBA)或二者的混合物；
步骤二所述溶剂包括：丁酮、丙酮或四氢呋喃；
步骤二所述芳香族的异氰酸酯包括：液化MDI、MDI或TDI；
亲油性扩链剂小分子多元醇包括：1，4-丁二醇、一缩二乙二醇、TMP或季戊四醇；
步骤四所述亲水性扩链剂包括：二羟甲基丙酸或羟基磺酸盐；
所述反应单体总质量是指单体聚醚二元醇(或聚酯二元醇)、聚醚三元醇、芳香族的异氰酸酯、亲油性扩链剂小分子多元醇、亲水性扩链剂以及三乙胺的质量的总和。
原理：提高水性聚氨酯的交联度，是改进水性聚氨酯的有效方法。根据已有研究，提高交联度的方法有很多种，预交联形成的水性聚氨酯结构较好，力学性能好；后交联操作简单，克服预聚体粘度大不易乳化的缺点。常用的交联剂为多官能度的异氰酸酯、多官能度的多元醇以及小分子的多羟基烷烃。N330作为大分子的三官能度聚醚，与二官能度聚醚相容性好，作为合成预聚体的交联剂时，能够有效提高水性聚氨酯软段的交联，增大胶膜的拉伸强度与断裂延伸率，提高耐静水压性能。
有益效果
本发明的一种高耐静水压水性聚氨酯织物涂层剂及其制备方法，合成的水性聚氨酯乳液储存稳定性较好，应用于织物整理，手感好，粘结性好，无毒，环保，操作简单。当应用于涤丝纺时，其耐静水压值在100～150KPa范围内。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
取聚醚二元醇PTMG2000(48g)，聚醚三元醇N330(12g)于带有四氟搅拌桨的容器中，120℃真空脱水1h，降温至60℃，通氮气，安装冷凝回流管，加入40g的丁酮，待温度稳定，恒压滴液漏斗滴加26.25g液化MDI，控制速度，0.5h左右加完，撤去氮气，升温至75℃，反应2h。加入0.97g1,4-丁二醇(BDO)，反应1h。再加入4.59g二羟甲基丙酸(DMPA)反应2h。降至室温，加入3.46g三乙胺(TEA)中和30s，将预聚体在2000～3000r/min的转速下搅拌，加入176g温度为0～10℃的去离子水，10min后得到乳液，加入3滴消泡剂，放置一夜。蒸发除去丁酮，水性聚氨酯乳液形成。取乳液40g，加入3滴氨水，1滴消泡剂，质量分数为2.5％左右的PU-40增稠剂，搅拌均匀，涂布整理。测试其耐静水压平均值为153872Pa。
实施例2
取聚醚二元醇PTMG2000(54g)，聚醚三元醇N330(6g)于带有四氟搅拌桨的容器中，120℃真空脱水40min，降温至60℃，通氮气，安装冷凝回流管，加入40g左右的丁酮，待温度稳定，恒压滴液漏斗滴加18.30TDI，控制速度，0.5h左右加完，撤去氮气，升温至75℃，反应2h。加入1.00g1,4-丁二醇(BDO)，反应1h。再加入4.59g二羟甲基丙酸(DMPA)反应2h。降至室温，加入3.46g三乙胺(TEA)中和30s，将预聚体在2000～3000r/min的转速下搅拌，加入180g温度为0～10℃的去离子水，10min后得到乳液，放置一夜。蒸发除去丁酮，水性聚氨酯乳液形成。取乳液40g，加入3滴氨水，1滴消泡剂，质量分数为2.5％左右的PU-40增稠剂，搅拌均匀，涂布整理。测试其耐静水压平均值为137864Pa。
实施例3
取聚醚二元醇PPG2000(48g)，聚醚三元醇N330(12g)于带有四氟搅拌桨的容器中，100℃真空脱水1.5h，降温至60℃，通氮气，安装冷凝回流管，加入40g左右的丁酮，待温度稳定，加入26.25gMDI，控制速度，0.5h左右加完，撤去氮气，升温至80℃，反应2h。加入0.97g1,4-丁二醇(BDO)，反应40min。再加入4.59g二羟甲基丙酸(DMPA)反应2h。降至室温，加入3.46g三乙胺(TEA)中和30s，将预聚体在2000～3000r/min的转速下搅拌，加入176g温度为0～10℃的去离子水，10min后得到乳液，加入3滴消泡剂，放置一夜。蒸发除去丁酮，水性聚氨酯乳液形成。取乳液40g，加入3滴氨水，1滴消泡剂，质量分数为2.5％左右的PU-40增稠剂，搅拌均匀，涂布整理。测试其耐静水压平均值为140735Pa。
实施例4
取聚醚二元醇PPG2000(54g)，聚醚三元醇N330(6g)于带有四氟搅拌桨的容器中，110℃真空脱水1h，降温至70℃，通氮气，安装冷凝回流管，加入40g左右的丁酮，待温度稳定，恒压滴液漏斗滴加26.25g液化MDI，控制速度，0.5h左右加完，撤去氮气，升温至85℃，反应2h。加入0.97g1,4-丁二醇(BDO)，反应1h。再加入4.59g二羟甲基丙酸(DMPA)反应2h。降至室温，加入3.46g三乙胺(TEA)中和1min，将预聚体在2000～3000r/min的转速搅拌下，加入180g温度为0～10℃的去离子水，10min后得到乳液，放置一夜。蒸发除去丁酮，水性聚氨酯乳液形成。取乳液40g，加入3滴氨水，2滴消泡剂，质量分数为2.5％左右的PU-40增稠剂，搅拌均匀，涂布整理。测试其耐静水压平均值为145157Pa。
Claims (7)
1.一种高耐静水压水性聚氨酯织物涂层剂的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：
步骤一、在100-120℃下，将聚醚二元醇或聚酯二元醇与聚醚三元醇脱水；所述的聚醚二元醇或聚酯二元醇与聚醚三元醇的质量比为4:1～9:1；
步骤二、降温至50-90℃，在氮气的保护下，加入溶剂稀释，稀释后加入芳香族的异氰酸酯；直至羟基反应完全，得到预聚体；所述芳香族的异氰酸酯的异氰酸根与羟基的物质的量比例为3.0～3.5；
步骤三、向步骤二所得的预聚体中加入亲油性扩链剂小分子多元醇，直至亲油性扩链剂小分子多元醇中的羟基反应完全，得到溶液A；亲油性扩链剂小分子多元醇的加入量为反应单体总质量的1％；
步骤四、向步骤三所得的溶液A中加入亲水性扩链剂，直至亲水性扩链剂中的羟基反应完全，得到溶液B；亲水性扩链剂的加入量为反应单体总质量的3-6％；
步骤五、降至室温，向步骤四 所得的溶液B中加入三乙胺中和，三乙胺与亲水性扩链剂的物质的量比例为0.9～1.1；反应完全后搅拌加入0～10℃的去离子水乳化，然后除去溶剂得到水性聚氨酯乳液；
所述反应单体总质量是指单体聚醚二元醇或聚酯二元醇、聚醚三元醇、芳香族的异氰酸酯、亲油性扩链剂小分子多元醇、亲水性扩链剂以及三乙胺的质量的总和。
2.如权利要求1所述的一种高耐静水压水性聚氨酯织物涂层剂的制备方法，其特征在于：步骤一所述聚醚二元醇包括：聚四氢呋喃二醇、聚丙二醇或二者的混合物。
3.如权利要求1所述的一种高耐静水压水性聚氨酯织物涂层剂的制备方法，其特征在于：步骤一所述聚酯二元醇包括：聚己内酯二醇、聚己二酸丁二醇酯二醇或二者的混合物。
4.如权利要求1所述的一种高耐静水压水性聚氨酯织物涂层剂的制备方法，其特征在于：步骤二所述溶剂包括：丁酮、丙酮或四氢呋喃。
5.如权利要求1所述的一种高耐静水压水性聚氨酯织物涂层剂的制备方法，其特征在于：步骤二所述芳香族的异氰酸酯包括：液化MDI、MDI或TDI。
6.如权利要求1所述的一种高耐静水压水性聚氨酯织物涂层剂的制备方法，其特征在于：亲油性扩链剂小分子多元醇包括：1，4-丁二醇、一缩二乙二醇、TMP或季戊四醇。
7.如权利要求1所述的一种高耐静水压水性聚氨酯织物涂层剂的制备方法，其特征在于：步骤四所述亲水性扩链剂包括：二羟甲基丙酸或羟基磺酸盐。
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