CN107602809B - 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 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了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，首先通过将聚合物二元醇、小分子多元醇、二异氰酸酯和其他物质一起加入到反应器内生成预聚体，在预聚体生成后用丙酮来降低体系粘度；接着用氨基羧酸盐亲水扩链剂进行第一次扩链反应，再加入中和剂调剂节PH，然后加入去离子水作为溶剂，再加入氨基磺酸盐亲水扩链剂和其他物质进行第二次扩链，减压蒸馏除去丙酮后，制得水性聚氨酯分散液。制备出的水性聚氨酯分散液的固含量高，干燥速度快，降低能耗，易于推广，让水性聚氨酯真正走进千家万户；同时具有很好的拉伸强度和断裂伸长率，在经过紫外灯长时间照射后，拉伸强度变化较小，依然具有很好的使用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种水性聚氨酯分散液，更具体的说是涉及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。
背景技术
水性聚氨酯是以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。水性聚氨酯以水为溶剂，无污染、安全可靠、机械性能优良、相容性好、易于改性等优点。随着人们环保意识的增强、各国对环境污染问题的日益重视，水性聚氨酯正逐步取代溶剂型聚氨酯，广泛应用于涂料、粘合剂、皮革、纺织等诸多领域。然而目前水性聚氨酯的固含量多在30％左右，由于水的蒸发潜热比有机溶剂的蒸发潜热高，存在着干燥时间长、能耗高的缺点，极大的制约了水性聚氨酯的推广应用。
当前，水性聚氨酯中研究最多、产量最大的是阴离子型水性聚氨酯。阴离子型水性聚氨酯可分为羧酸型和磺酸型。羧酸型水性聚氨酯技术成熟、反应易于控制、成本低。但由于羧酸型水性聚氨酯的亲水基团为弱酸弱碱盐，亲水性较差，不易制备高固含量的水性聚氨酯。而磺酸型水性聚氨酯的亲水基团为强酸强碱盐，离子化强度高，亲水性强，有利于制备高固含量的水性聚氨酯，但很多公司制备出的磺酸型的水性聚氨酯的含量也仅为40％左右，同时拉伸强度不高；现已有不少研究人员结合羧酸型水性聚氨酯和磺酸型水性聚氨酯的优点，制备出了固含量高，且拉伸强度较高的羧酸/磺酸混合型水性聚氨酯，但这些水性聚氨酯的稳定性不强，在太阳光照射下，拉伸强度会有大幅度的下降。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供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，该水性聚氨酯分散液的固含量高，且经过长时间的紫外灯照射后，依然具有较高的拉伸强度。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：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，包括下列重量份组成：
30-70份去离子水
10-25份聚合物二元醇
2-5份小分子多元醇
10-25份二异氰酸酯
1-5份氨基羧酸盐亲水扩链剂
1-5份氨基磺酸盐亲水扩链剂
0.5-2份中和剂
0.1-0.5份催化剂
0.2份磷酸十二醇酯
1份8-羟基喹啉-5-磺酸钠
0.5份N-三(羟甲基)甲基-3-氨基丙磺酸钠
0.2份2-羰基丁酸钠
0.2份醋酸铍
0.4份1-甲氧基-2-甲基-1-(三甲基硅氧基)丙烯
0.2份二乙基草酰乙酸钠。
所述小分子多元醇为丁二醇、3-氨丙基硅烷三醇和丙三醇的混合物，其质量比为1∶2∶1。
所述聚合物二元醇为聚碳酸烯丙基二甘醇酯和聚乙二醇中的至少一种。
所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯和间苯二甲基二异氰酸酯中的的至少一种。
所述氨基羧酸盐亲水扩链剂为2-氨基-5-乙酰氨基苯甲酸、2-氨基烟酸和3-氨基-1，2，4-三唑-5-羧酸中的至少一种。
所述氨基磺酸盐亲水扩链剂为8-氨基萘-1，6-二磺酸钠、4，4’-二氨基-3.3’-联苯二磺酸钠和8-氨基-1-萘酚-3，6-二磺酸单钠中的至少一种。
所述中和剂为三乙醇胺。
所述催化剂为有机锌类催化剂。
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的制备方法：
步骤一：将10-25份聚合物二元醇、2-5份小分子多元醇、10-25份二异氰酸酯、0.2份磷酸十二醇酯、1份8-羟基喹啉-5-磺酸钠、0.5份N-三(羟甲基)甲基-3-氨基丙磺酸钠、0.2份2-羰基丁酸钠和0.1-0.5份催化剂加入到反应器中，于50～90℃下反应2～5小时，得到预聚体；
步骤二：加入1-5份丙酮降低预聚体黏度，再将1-5份氨基羧酸盐亲水扩链剂加入反应器，于50～90℃下反应2～4小时；
步骤三：降温至50℃以下，加入0.5-2份中和剂反应10～60分钟，得到离聚体；
步骤四：剧烈搅拌下，将30-70份去离子水加入到步骤三所得的离聚体中，然后搅拌3～20分钟，得到水性聚氨酯预分散液；
步骤五：将0.2份醋酸铍、0.4份1-甲氧基-2-甲基-1-(三甲基硅氧基)丙烯、0.2份二乙基草酰乙酸钠和1-5份氨基磺酸盐亲水扩链剂加入到水性聚氨酯预分散液中反应10～60分钟，然后减压蒸馏除去丙酮，得到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。
本发明的有益效果：
本发明的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，首先通过将聚合物二元醇、小分子多元醇、二异氰酸酯、磷酸十二醇酯、8-羟基喹啉-5-磺酸钠、N-三(羟甲基)甲基-3-氨基丙磺酸钠、2-羰基丁酸钠和有机锌类催化剂一起加入到反应器内，在一段时间后反应生成预聚体，在预聚体生成后用丙酮来降低体系粘度，保证体系粘度在一定范围，便于进行后续操作；接着用氨基羧酸盐亲水扩链剂进行第一次扩链反应，再加入一定量的中和剂调剂节PH，然后加入一定的去离子水作为溶剂，再加入氨基磺酸盐亲水扩链剂、醋酸铍、1-甲氧基-2-甲基-1-(三甲基硅氧基)丙烯和二乙基草酰乙酸钠进行第二次扩链，减压蒸馏除去降粘剂后，最终制得了水性聚氨酯分散液，该水性聚氨酯分散液的固含量高，干燥速度快，降低了干燥所需的能耗，易于推广，让水性聚氨酯真正走进千家万户；同时具有很好的拉伸强度和断裂伸长率，在经过紫外灯长时间照射后，拉伸强度变化较小，依然具有很好的使用价值。
作为本发明的创新点之一，在形成预聚体时中加入了磷酸十二醇酯、8-羟基喹啉-5-磺酸钠、N-三(羟甲基)甲基-3-氨基丙磺酸钠、2-羰基丁酸钠；在这4中物质的共同作用下，一方面大大提高了水性聚氨酯分散液的固含量，此外还能一定程度提高水性聚氨酯分散液的拉伸强度。作为本发明的另一个创新点，在用氨基磺酸盐亲水扩链剂进行第二次扩链时，加入了醋酸铍、1-甲氧基-2-甲基-1-(三甲基硅氧基)丙烯和二乙基草酰乙酸钠这3种物质，若直接使用氨基磺酸盐亲水扩链剂进行扩链时，扩链效果不够理想，得到的水性聚氨酯固含量不够高，这3种物质能够起到一个桥梁的作用，大大提高了氨基磺酸盐亲水扩链剂的扩链效果，从而保证制得的水性聚氨酯分散液具有很好的高固含量，同时还提高了水性聚氨酯分散液的拉伸强度和断裂伸长率。通过加入磷酸十二醇酯、8-羟基喹啉-5-磺酸钠、N-三(羟甲基)甲基-3-氨基丙磺酸钠、2-羰基丁酸钠、醋酸铍、1-甲氧基-2-甲基-1-(三甲基硅氧基)丙烯、二乙基草酰乙酸钠这7种物质，还有利于提高水性聚氨酯分散液的稳定性，在经过紫外灯的长时间照射，水性聚氨酯分散液依然具有很好的拉伸强度。
本发明还有一个创新点是小分子多元醇选择了丁二醇、3-氨丙基硅烷三醇和丙三醇形成的混合物，其质量比为1∶2∶1，其中通过引入3-氨丙基硅烷三醇能够一定程度上提高水性聚氨酯分散液的拉伸强度和断裂伸长率，但3-氨丙基硅烷三醇自身与其他反应物质的相容性较差，不能发挥其真正的作用，通过丁二醇和丙三醇的帮助下，有助于提高3-氨丙基硅烷三醇的体系相容性，这样3-氨丙基硅烷三醇就能真正发挥其作用，增强水性聚氨酯分散液的拉伸强度和断裂伸长率，此外在这3种物质的共同作用下，还有助于提高预聚体的合成率，从而提高水性聚氨酯的固含量。
具体实施方式
实施例1：一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，包括下列重量份组成：
45份去离子水
18份聚合物二元醇
3.5份小分子多元醇
17份二异氰酸酯
3份氨基羧酸盐亲水扩链剂
3份氨基磺酸盐亲水扩链剂
1.2份中和剂
0.3份催化剂
0.2份磷酸十二醇酯
1份8-羟基喹啉-5-磺酸钠
0.5份N-三(羟甲基)甲基-3-氨基丙磺酸钠
0.2份2-羰基丁酸钠
0.2份醋酸铍
0.4份1-甲氧基-2-甲基-1-(三甲基硅氧基)丙烯
0.2份二乙基草酰乙酸钠。
所述小分子多元醇为丁二醇、3-氨丙基硅烷三醇和丙三醇的混合物，其质量比为1∶2∶1。
所述聚合物二元醇为聚乙二醇。
所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯。
所述氨基羧酸盐亲水扩链剂为2-氨基-5-乙酰氨基苯甲酸。
所述氨基磺酸盐亲水扩链剂为8-氨基-1-萘酚-3，6-二磺酸单钠。
所述中和剂为三乙醇胺。
所述催化剂为有机锌类催化剂。
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的制备方法：
步骤一：将18份聚合物二元醇、3.5份小分子多元醇、17份二异氰酸酯、0.2份磷酸十二醇酯、1份8-羟基喹啉-5-磺酸钠、0.5份N-三(羟甲基)甲基-3-氨基丙磺酸钠、0.2份2-羰基丁酸钠和0.3份催化剂加入到反应器中，于50～90℃下反应2～5小时，得到预聚体；
步骤二：加入3份丙酮降低预聚体黏度，再将3份氨基羧酸盐亲水扩链剂加入反应器，于50～90℃下反应2～4小时；
步骤三：降温至50℃以下，加入1.2份中和剂反应10～60分钟，得到离聚体；
步骤四：剧烈搅拌下，将45份去离子水加入到步骤三所得的离聚体中，然后搅拌3～20分钟，得到水性聚氨酯预分散液；
步骤五：将0.2份醋酸铍、0.4份1-甲氧基-2-甲基-1-(三甲基硅氧基)丙烯、0.2份二乙基草酰乙酸钠和3份氨基磺酸盐亲水扩链剂加入到水性聚氨酯预分散液中反应10～60分钟，然后减压蒸馏除去丙酮，得到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。
实施例2：一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，包括下列重量份组成：
30份去离子水
10份聚合物二元醇
2份小分子多元醇
10份二异氰酸酯
1份氨基羧酸盐亲水扩链剂
1份氨基磺酸盐亲水扩链剂
0.5份中和剂
0.1份催化剂
0.2份磷酸十二醇酯
1份8-羟基喹啉-5-磺酸钠
0.5份N-三(羟甲基)甲基-3-氨基丙磺酸钠
0.2份2-羰基丁酸钠
0.2份醋酸铍
0.4份1-甲氧基-2-甲基-1-(三甲基硅氧基)丙烯
0.2份二乙基草酰乙酸钠。
所述小分子多元醇为丁二醇、3-氨丙基硅烷三醇和丙三醇的混合物，其质量比为1∶2∶1。
所述聚合物二元醇为聚碳酸烯丙基二甘醇酯。
所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯。
所述氨基羧酸盐亲水扩链剂为2-氨基烟酸。
所述氨基磺酸盐亲水扩链剂为8-氨基萘-1，6-二磺酸钠。
所述中和剂为三乙醇胺。
所述催化剂为有机锌类催化剂。
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的制备方法：
步骤一：将10份聚合物二元醇、2份小分子多元醇、10份二异氰酸酯、0.2份磷酸十二醇酯、1份8-羟基喹啉-5-磺酸钠、0.5份N-三(羟甲基)甲基-3-氨基丙磺酸钠、0.2份2-羰基丁酸钠和0.1份催化剂加入到反应器中，于50～90℃下反应2～5小时，得到预聚体；
步骤二：加入1份丙酮降低预聚体黏度，再将1份氨基羧酸盐亲水扩链剂加入反应器，于50～90℃下反应2～4小时；
步骤三：降温至50℃以下，加入0.5份中和剂反应10～60分钟，得到离聚体；
步骤四：剧烈搅拌下，将30份去离子水加入到步骤三所得的离聚体中，然后搅拌3～20分钟，得到水性聚氨酯预分散液；
步骤五：将0.2份醋酸铍、0.4份1-甲氧基-2-甲基-1-(三甲基硅氧基)丙烯、0.2份二乙基草酰乙酸钠和1份氨基磺酸盐亲水扩链剂加入到水性聚氨酯预分散液中反应10～60分钟，然后减压蒸馏除去丙酮，得到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。
实验例3：一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，包括下列重量份组成：
70份去离子水
25份聚合物二元醇
5份小分子多元醇
25份二异氰酸酯
5份氨基羧酸盐亲水扩链剂
5份氨基磺酸盐亲水扩链剂
2份中和剂
0.5份催化剂
0.2份磷酸十二醇酯
1份8-羟基喹啉-5-磺酸钠
0.5份N-三(羟甲基)甲基-3-氨基丙磺酸钠
0.2份2-羰基丁酸钠
0.2份醋酸铍
0.4份1-甲氧基-2-甲基-1-(三甲基硅氧基)丙烯
0.2份二乙基草酰乙酸钠。
所述小分子多元醇为丁二醇、3-氨丙基硅烷三醇和丙三醇的混合物，其质量比为1∶2∶1。
所述聚合物二元醇为聚碳酸烯丙基二甘醇酯和聚乙二醇的混合物，其质量比为1∶2。
所述二异氰酸酯为间苯二甲基二异氰酸酯。
所述氨基羧酸盐亲水扩链剂为3-氨基-1，2，4-三唑-5-羧酸。
所述氨基磺酸盐亲水扩链剂为4，4’-二氨基-3.3’-联苯二磺酸钠。
所述中和剂为三乙醇胺。
所述催化剂为有机锌类催化剂。
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的制备方法：
步骤一：将25份聚合物二元醇、5份小分子多元醇、25份二异氰酸酯、0.2份磷酸十二醇酯、1份8-羟基喹啉-5-磺酸钠、0.5份N-三(羟甲基)甲基-3-氨基丙磺酸钠、0.2份2-羰基丁酸钠和0.5份催化剂加入到反应器中，于50～90℃下反应2～5小时，得到预聚体；
步骤二：加入5份丙酮降低预聚体黏度，再将5份氨基羧酸盐亲水扩链剂加入反应器，于50～90℃下反应2～4小时；
步骤三：降温至50℃以下，加入2份中和剂反应10～60分钟，得到离聚体；
步骤四：剧烈搅拌下，将70份去离子水加入到步骤三所得的离聚体中，然后搅拌3～20分钟，得到水性聚氨酯预分散液；
步骤五：将0.2份醋酸铍、0.4份1-甲氧基-2-甲基-1-(三甲基硅氧基)丙烯、0.2份二乙基草酰乙酸钠和5份氨基磺酸盐亲水扩链剂加入到水性聚氨酯预分散液中反应10～60分钟，然后减压蒸馏除去丙酮，得到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。
对比例1：一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，包括下列重量份组成：
45份去离子水
18份聚合物二元醇
3.5份小分子多元醇
17份二异氰酸酯
3份氨基羧酸盐亲水扩链剂
3份氨基磺酸盐亲水扩链剂
1.2份中和剂
0.3份催化剂
0.5份N-三(羟甲基)甲基-3-氨基丙磺酸钠
0.2份2-羰基丁酸钠
0.2份醋酸铍
0.4份1-甲氧基-2-甲基-1-(三甲基硅氧基)丙烯
0.2份二乙基草酰乙酸钠。
所述小分子多元醇为丁二醇、3-氨丙基硅烷三醇和丙三醇的混合物，其质量比为1∶2∶1。
所述聚合物二元醇为聚乙二醇。
所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯。
所述氨基羧酸盐亲水扩链剂为2-氨基-5-乙酰氨基苯甲酸。
所述氨基磺酸盐亲水扩链剂为8-氨基-1-萘酚-3，6-二磺酸单钠。
所述中和剂为三乙醇胺。
所述催化剂为有机锌类催化剂。
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的制备方法：
步骤一：将18份聚合物二元醇、3.5份小分子多元醇、17份二异氰酸酯、0.5份N-三(羟甲基)甲基-3-氨基丙磺酸钠、0.2份2-羰基丁酸钠和0.3份催化剂加入到反应器中，于50～90℃下反应2～5小时，得到预聚体；
步骤二：加入3份丙酮降低预聚体黏度，再将3份氨基羧酸盐亲水扩链剂加入反应器，于50～90℃下反应2～4小时；
步骤三：降温至50℃以下，加入1.2份中和剂反应10～60分钟，得到离聚体；
步骤四：剧烈搅拌下，将45份去离子水加入到步骤三所得的离聚体中，然后搅拌3～20分钟，得到水性聚氨酯预分散液；
步骤五：将0.2份醋酸铍、0.4份1-甲氧基-2-甲基-1-(三甲基硅氧基)丙烯、0.2份二乙基草酰乙酸钠和3份氨基磺酸盐亲水扩链剂加入到水性聚氨酯预分散液中反应10～60分钟，然后减压蒸馏除去丙酮，得到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。
对比例2：一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，包括下列重量份组成：
45份去离子水
18份聚合物二元醇
3.5份小分子多元醇
17份二异氰酸酯
3份氨基羧酸盐亲水扩链剂
3份氨基磺酸盐亲水扩链剂
1.2份中和剂
0.3份催化剂
0.2份磷酸十二醇酯
1份8-羟基喹啉-5-磺酸钠
0.2份醋酸铍
0.4份1-甲氧基-2-甲基-1-(三甲基硅氧基)丙烯
0.2份二乙基草酰乙酸钠。
所述小分子多元醇为丁二醇、3-氨丙基硅烷三醇和丙三醇的混合物，其质量比为1∶2∶1。
所述聚合物二元醇为聚乙二醇。
所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯。
所述氨基羧酸盐亲水扩链剂为2-氨基-5-乙酰氨基苯甲酸。
所述氨基磺酸盐亲水扩链剂为8-氨基-1-萘酚-3，6-二磺酸单钠。
所述中和剂为三乙醇胺。
所述催化剂为有机锌类催化剂。
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的制备方法：
步骤一：将18份聚合物二元醇、3.5份小分子多元醇、17份二异氰酸酯、0.2份磷酸十二醇酯、1份8-羟基喹啉-5-磺酸钠和0.3份催化剂加入到反应器中，于50～90℃下反应2～5小时，得到预聚体；
步骤二：加入3份丙酮降低预聚体黏度，再将3份氨基羧酸盐亲水扩链剂加入反应器，于50～90℃下反应2～4小时；
步骤三：降温至50℃以下，加入1.2份中和剂反应10～60分钟，得到离聚体；
步骤四：剧烈搅拌下，将45份去离子水加入到步骤三所得的离聚体中，然后搅拌3～20分钟，得到水性聚氨酯预分散液；
步骤五：将0.2份醋酸铍、0.4份1-甲氧基-2-甲基-1-(三甲基硅氧基)丙烯、0.2份二乙基草酰乙酸钠和3份氨基磺酸盐亲水扩链剂加入到水性聚氨酯预分散液中反应10～60分钟，然后减压蒸馏除去丙酮，得到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。
对比例3：一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，包括下列重量份组成：
45份去离子水
18份聚合物二元醇
3.5份小分子多元醇
17份二异氰酸酯
3份氨基羧酸盐亲水扩链剂
3份氨基磺酸盐亲水扩链剂
1.2份中和剂
0.3份催化剂
0.2份磷酸十二醇酯
1份8-羟基喹啉-5-磺酸钠
0.5份N-三(羟甲基)甲基-3-氨基丙磺酸钠
0.2份2-羰基丁酸钠
0.2份醋酸铍
0.2份二乙基草酰乙酸钠。
所述小分子多元醇为丁二醇、3-氨丙基硅烷三醇和丙三醇的混合物，其质量比为1∶2∶1。
所述聚合物二元醇为聚乙二醇。
所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯。
所述氨基羧酸盐亲水扩链剂为2-氨基-5-乙酰氨基苯甲酸。
所述氨基磺酸盐亲水扩链剂为8-氨基-1-萘酚-3，6-二磺酸单钠。
所述中和剂为三乙醇胺。
所述催化剂为有机锌类催化剂。
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的制备方法：
步骤一：将18份聚合物二元醇、3.5份小分子多元醇、17份二异氰酸酯、0.2份磷酸十二醇酯、1份8-羟基喹啉-5-磺酸钠、0.5份N-三(羟甲基)甲基-3-氨基丙磺酸钠、0.2份2-羰基丁酸钠和0.3份催化剂加入到反应器中，于50～90℃下反应2～5小时，得到预聚体；
步骤二：加入3份丙酮降低预聚体黏度，再将3份氨基羧酸盐亲水扩链剂加入反应器，于50～90℃下反应2～4小时；
步骤三：降温至50℃以下，加入1.2份中和剂反应10～60分钟，得到离聚体；
步骤四：剧烈搅拌下，将45份去离子水加入到步骤三所得的离聚体中，然后搅拌3～20分钟，得到水性聚氨酯预分散液；
步骤五：将0.2份醋酸铍、0.2份二乙基草酰乙酸钠和3份氨基磺酸盐亲水扩链剂加入到水性聚氨酯预分散液中反应10～60分钟，然后减压蒸馏除去丙酮，得到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。
对比例4：一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，包括下列重量份组成：
45份去离子水
18份聚合物二元醇
3.5份小分子多元醇
17份二异氰酸酯
3份氨基羧酸盐亲水扩链剂
3份氨基磺酸盐亲水扩链剂
1.2份中和剂
0.3份催化剂
0.2份磷酸十二醇酯
1份8-羟基喹啉-5-磺酸钠
0.5份N-三(羟甲基)甲基-3-氨基丙磺酸钠
0.2份2-羰基丁酸钠
0.4份1-甲氧基-2-甲基-1-(三甲基硅氧基)丙烯。
所述小分子多元醇为丁二醇、3-氨丙基硅烷三醇和丙三醇的混合物，其质量比为1∶2∶1。
所述聚合物二元醇为聚乙二醇。
所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯。
所述氨基羧酸盐亲水扩链剂为2-氨基-5-乙酰氨基苯甲酸。
所述氨基磺酸盐亲水扩链剂为8-氨基-1-萘酚-3，6-二磺酸单钠。
所述中和剂为三乙醇胺。
所述催化剂为有机锌类催化剂。
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的制备方法：
步骤一：将18份聚合物二元醇、3.5份小分子多元醇、17份二异氰酸酯、0.2份磷酸十二醇酯、1份8-羟基喹啉-5-磺酸钠、0.5份N-三(羟甲基)甲基-3-氨基丙磺酸钠、0.2份2-羰基丁酸钠和0.3份催化剂加入到反应器中，于50～90℃下反应2～5小时，得到预聚体；
步骤二：加入3份丙酮降低预聚体黏度，再将3份氨基羧酸盐亲水扩链剂加入反应器，于50～90℃下反应2～4小时；
步骤三：降温至50℃以下，加入1.2份中和剂反应10～60分钟，得到离聚体；
步骤四：剧烈搅拌下，将45份去离子水加入到步骤三所得的离聚体中，然后搅拌3～20分钟，得到水性聚氨酯预分散液；
步骤五：将0.4份1-甲氧基-2-甲基-1-(三甲基硅氧基)丙烯和3份氨基磺酸盐亲水扩链剂加入到水性聚氨酯预分散液中反应10～60分钟，然后减压蒸馏除去丙酮，得到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。
对比例5：一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，包括下列重量份组成：
45份去离子水
18份聚合物二元醇
3.5份小分子多元醇
17份二异氰酸酯
3份氨基羧酸盐亲水扩链剂
3份氨基磺酸盐亲水扩链剂
1.2份中和剂
0.3份催化剂
0.2份磷酸十二醇酯
1份8-羟基喹啉-5-磺酸钠
0.5份N-三(羟甲基)甲基-3-氨基丙磺酸钠
0.2份2-羰基丁酸钠
0.2份醋酸铍
0.4份1-甲氧基-2-甲基-1-(三甲基硅氧基)丙烯
0.2份二乙基草酰乙酸钠。
所述小分子多元醇为3-氨丙基硅烷三醇。
所述聚合物二元醇为聚乙二醇。
所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯。
所述氨基羧酸盐亲水扩链剂为2-氨基-5-乙酰氨基苯甲酸。
所述氨基磺酸盐亲水扩链剂为8-氨基-1-萘酚-3，6-二磺酸单钠。
所述中和剂为三乙醇胺。
所述催化剂为有机锌类催化剂。
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的制备方法：
步骤一：将18份聚合物二元醇、3.5份小分子多元醇、17份二异氰酸酯、0.2份磷酸十二醇酯、1份8-羟基喹啉-5-磺酸钠、0.5份N-三(羟甲基)甲基-3-氨基丙磺酸钠、0.2份2-羰基丁酸钠和0.3份催化剂加入到反应器中，于50～90℃下反应2～5小时，得到预聚体；
步骤二：加入3份丙酮降低预聚体黏度，再将3份氨基羧酸盐亲水扩链剂加入反应器，于50～90℃下反应2～4小时；
步骤三：降温至50℃以下，加入1.2份中和剂反应10～60分钟，得到离聚体；
步骤四：剧烈搅拌下，将45份去离子水加入到步骤三所得的离聚体中，然后搅拌3～20分钟，得到水性聚氨酯预分散液；
步骤五：将0.2份醋酸铍、0.4份1-甲氧基-2-甲基-1-(三甲基硅氧基)丙烯、0.2份二乙基草酰乙酸钠和3份氨基磺酸盐亲水扩链剂加入到水性聚氨酯预分散液中反应10～60分钟，然后减压蒸馏除去丙酮，得到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。
对比例6：一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，包括下列重量份组成：
45份去离子水
18份聚合物二元醇
3.5份小分子多元醇
17份二异氰酸酯
3份氨基羧酸盐亲水扩链剂
3份氨基磺酸盐亲水扩链剂
1.2份中和剂
0.3份催化剂
0.2份磷酸十二醇酯
1份8-羟基喹啉-5-磺酸钠
0.5份N-三(羟甲基)甲基-3-氨基丙磺酸钠
0.2份2-羰基丁酸钠
0.2份醋酸铍
0.4份1-甲氧基-2-甲基-1-(三甲基硅氧基)丙烯
0.2份二乙基草酰乙酸钠。
所述小分子多元醇为丁二醇和丙三醇的混合物，其质量比为1∶1。
所述聚合物二元醇为聚乙二醇。
所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯。
所述氨基羧酸盐亲水扩链剂为2-氨基-5-乙酰氨基苯甲酸。
所述氨基磺酸盐亲水扩链剂为8-氨基-1-萘酚-3，6-二磺酸单钠。
所述中和剂为三乙醇胺。
所述催化剂为有机锌类催化剂。
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的制备方法：
步骤一：将18份聚合物二元醇、3.5份小分子多元醇、17份二异氰酸酯、0.2份磷酸十二醇酯、1份8-羟基喹啉-5-磺酸钠、0.5份N-三(羟甲基)甲基-3-氨基丙磺酸钠、0.2份2-羰基丁酸钠和0.3份催化剂加入到反应器中，于50～90℃下反应2～5小时，得到预聚体；
步骤二：加入3份丙酮降低预聚体黏度，再将3份氨基羧酸盐亲水扩链剂加入反应器，于50～90℃下反应2～4小时；
步骤三：降温至50℃以下，加入1.2份中和剂反应10～60分钟，得到离聚体；
步骤四：剧烈搅拌下，将45份去离子水加入到步骤三所得的离聚体中，然后搅拌3～20分钟，得到水性聚氨酯预分散液；
步骤五：将0.2份醋酸铍、0.4份1-甲氧基-2-甲基-1-(三甲基硅氧基)丙烯、0.2份二乙基草酰乙酸钠和3份氨基磺酸盐亲水扩链剂加入到水性聚氨酯预分散液中反应10～60分钟，然后减压蒸馏除去丙酮，得到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。
将实施例和对比例得到的产品按照各种标准进行检测，得到相应数据如下：
将实施例1和对比例1-6制得的产品放在紫外灯下照射6小时，12小时，18小时，24小时后，再按照GB/T 528-1992进行拉伸强度的测试。(拉伸强度/Mpa)
本发明的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，首先通过将聚合物二元醇、小分子多元醇、二异氰酸酯、磷酸十二醇酯、8-羟基喹啉-5-磺酸钠、N-三(羟甲基)甲基-3-氨基丙磺酸钠、2-羰基丁酸钠和有机锌类催化剂一起加入到反应器内，在一段时间后反应生成预聚体，在预聚体生成后用丙酮来降低体系粘度，保证体系粘度在一定范围，便于进行后续操作；接着用氨基羧酸盐亲水扩链剂进行第一次扩链反应，再加入一定量的中和剂调剂节PH，然后加入一定的去离子水作为溶剂，再加入氨基磺酸盐亲水扩链剂、醋酸铍、1-甲氧基-2-甲基-1-(三甲基硅氧基)丙烯和二乙基草酰乙酸钠进行第二次扩链，减压蒸馏除去降粘剂后，最终制得了水性聚氨酯分散液，该水性聚氨酯分散液的固含量高，干燥速度快，降低了干燥所需的能耗，易于推广，让水性聚氨酯真正走进千家万户；同时具有很好的拉伸强度和断裂伸长率，即使经过紫外灯长时间照射后，拉伸强度变化较小，依然具有很好的使用价值。
作为本发明的创新点之一，在形成预聚体时中加入了磷酸十二醇酯、8-羟基喹啉-5-磺酸钠、N-三(羟甲基)甲基-3-氨基丙磺酸钠、2-羰基丁酸钠；在这4中物质的共同作用下，一方面大大提高了水性聚氨酯分散液的固含量，此外还能一定程度提高水性聚氨酯分散液的拉伸强度。作为本发明的另一个创新点，在用氨基磺酸盐亲水扩链剂进行第二次扩链时，加入了醋酸铍、1-甲氧基-2-甲基-1-(三甲基硅氧基)丙烯和二乙基草酰乙酸钠这3种物质，若直接使用氨基磺酸盐亲水扩链剂进行扩链时，扩链效果不够理想，得到的水性聚氨酯固含量不够高，这3种物质能够起到一个桥梁的作用，大大提高了氨基磺酸盐亲水扩链剂的扩链效果，从而保证制得的水性聚氨酯分散液具有很好的高固含量，同时还提高了水性聚氨酯分散液的拉伸强度和断裂伸长率。通过加入磷酸十二醇酯、8-羟基喹啉-5-磺酸钠、N-三(羟甲基)甲基-3-氨基丙磺酸钠、2-羰基丁酸钠、醋酸铍、1-甲氧基-2-甲基-1-(三甲基硅氧基)丙烯、二乙基草酰乙酸钠这7种物质，还有利于提高水性聚氨酯分散液的稳定性，即使经过紫外灯的长时间照射，水性聚氨酯分散液依然具有很好的拉伸强度。
本发明还有一个创新点是小分子多元醇选择了丁二醇、3-氨丙基硅烷三醇和丙三醇形成的混合物，其质量比为1∶2∶1，其中通过引入3-氨丙基硅烷三醇能够一定程度上提高水性聚氨酯分散液的拉伸强度和断裂伸长率，但3-氨丙基硅烷三醇自身与其他反应物质的相容性较差，不能发挥其真正的作用，通过丁二醇和丙三醇的帮助下，有助于提高3-氨丙基硅烷三醇的体系相容性，这样3-氨丙基硅烷三醇就能真正发挥其作用，增强水性聚氨酯分散液的拉伸强度和断裂伸长率，此外在这3种物质的共同作用下，还有助于提高预聚体的合成率，从而提高水性聚氨酯的固含量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一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，其特征在于：包括下列重量份的原料组分：
30-70份去离子水
10-25份聚合物二元醇
2-5份小分子多元醇
10-25份二异氰酸酯
1-5份氨基羧酸盐亲水扩链剂
1-5份氨基磺酸盐亲水扩链剂
0.5-2份中和剂
0.1-0.5份催化剂
0.2份磷酸十二醇酯
1份8-羟基喹啉-5-磺酸钠
0.5份N-三(羟甲基)甲基-3-氨基丙磺酸钠
0.2份2-羰基丁酸钠
0.2份醋酸铍
0.4份1-甲氧基-2-甲基-1-(三甲基硅氧基)丙烯
0.2份二乙基草酰乙酸钠
所述催化剂为有机锌类催化剂；
所述小分子多元醇为丁二醇、3-氨丙基硅烷三醇和丙三醇的混合物，其质量比为1∶2∶1；
氨基磺酸盐亲水扩链剂为8-氨基萘-1，6-二磺酸钠、4，4’-二氨基-3.3’-联苯二磺酸钠和8-氨基-1-萘酚-3，6-二磺酸单钠中的至少一种；
所述的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由下列制备方法制备而成：
步骤一：将10-25份聚合物二元醇、2-5份质量比为1∶2∶1丁二醇、3-氨丙基硅烷三醇和丙三醇的混合物、10-25份二异氰酸酯、0.2份磷酸十二醇酯、1份8-羟基喹啉-5-磺酸钠、0.5份N-三(羟甲基)甲基-3-氨基丙磺酸钠、0.2份2-羰基丁酸钠和0.1-0.5份有机锌类催化剂加入到反应器中，于50～90℃下反应2～5小时，得到预聚体；
步骤二：加入1-5份丙酮降低预聚体黏度，再将1-5份氨基羧酸盐亲水扩链剂加入反应器，于50～90℃下反应2～4小时；
步骤三：降温至50℃以下，加入0.5-2份中和剂反应10～60分钟，得到离聚体；
步骤四：剧烈搅拌下，将30-70份去离子水加入到步骤三所得的离聚体中，然后搅拌3～20分钟，得到水性聚氨酯预分散液；
步骤五：将0.2份醋酸铍、0.4份1-甲氧基-2-甲基-1-(三甲基硅氧基)丙烯、0.2份二乙基草酰乙酸钠和1-5份8-氨基萘-1，6-二磺酸钠、4，4’-二氨基-3.3’-联苯二磺酸钠和8-氨基-1-萘酚-3，6-二磺酸单钠中的至少一种的氨基磺酸盐亲水扩链剂加入到水性聚氨酯预分散液中反应10～60分钟，然后减压蒸馏除去丙酮，得到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。
2.根据权利要求1所述的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，其特征在于：所述聚合物二元醇为聚乙二醇。
3.根据权利要求2所述的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，其特征在于：所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯和间苯二甲基二异氰酸酯中的的至少一种。
4.根据权利要求3所述的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，其特征在于：所述氨基羧酸盐亲水扩链剂为2-氨基-5-乙酰氨基苯甲酸、2-氨基烟酸和3-氨基-1，2，4-三唑-5-羧酸中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的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，其特征在于：所述中和剂为三乙醇胺。
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