CN108484862A - 一种水性聚氨酯分散体及其制备方法 - Google Patents

一种水性聚氨酯分散体及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水性聚氨酯分散体及其制备方法，其中，一种水性聚氨酯分散体，由以下组份配比的原料制作而成：聚酯多元醇，100份；二异氰酸酯，20～45份；二羟甲基丙酸，2～6份；1,4‑丁二醇，0.5～3份；三羟甲基丙烷，2～4份；甲乙酮肟，2～10份；碳二亚胺盐酸盐，1～2份；盐酸多巴胺，2～4份；三乙胺，1.2～1.8份；去离子水，110～160份。本发明，通过将含儿茶酚基团的黏附单元和封闭异氰酸酯官能团的聚氨酯相结合，制备得到高耐热、低成本、具有广泛基材适用性的黏附材料。

Description

一种水性聚氨酯分散体及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料及鞋用胶粘剂技术领域，具体涉及一种水性聚氨酯分散体及其制备方法。
背景技术
目前市场上常见的水性聚氨酯分散体，使用时需对涂覆的目标材料表面使用处理剂预处理才能达到良好的附着效果，并且在使用过程总需要向水性聚氨酯分散体通过使用前添加固化剂的方式提高耐热性能。
如中国发明专利CN102617824A公开的一种水性聚氨酯固化剂和与该水性聚氨酯固化剂搭配使用的水性聚氨酯分散体，该水性聚氨酯的原料配方，按质量百分比计，由70～73％的异佛尔酮二异氰酸酯、8～9％的聚乙二醇单丁醚、0.1～0.5％的2、4、6-三(二甲氨基甲基)苯酚和18～21％的丙酮组成。通过水性聚氨酯分散体和水性聚氨酯固化剂可实现粘覆功能。但是，其对低表面能材料，如聚丙烯、聚四氟乙烯，粘接不理想，并且在使用前同样需要对目标材料的表面使用处理剂预处理，不够快捷方便。
有鉴于此，急需对现有的水性聚氨酯分散体进行改进，解决其对于低表面能材料粘结能力差、使用时为增强热稳定性需配合使用固化剂和使用前为提升粘结效果需要对目标材料表面预处理的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的水性聚氨酯分散体所存在的对于低表面能材料粘结能力差、使用时为增强热稳定性需配合使用固化剂和使用前为提升粘结效果需要对目标材料表面预处理的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种水性聚氨酯分散体，其特征在于，由以下组份配比的原料制作而成：
聚酯多元醇，100份；二异氰酸酯，20～45份；二羟甲基丙酸，2～6份；1,4-丁二醇，0.5～3份；三羟甲基丙烷，2～4份；甲乙酮肟，2～10份；碳二亚胺盐酸盐，1～2份；盐酸多巴胺，2～4份；三乙胺，1.2～1.8份；去离子水，110～160份。
在上述方案中，由以下组份配比的原料制作而成：
聚酯多元醇，100份；二异氰酸酯，45份；二羟甲基丙酸，2份；1,4-丁二醇，0.5份；三羟甲基丙烷，2份；甲乙酮肟，2份；碳二亚胺盐酸盐，1份；盐酸多巴胺，2份；三乙胺，1.2份；去离子水，144.3份。
在上述方案中，由以下组份配比的原料制作而成：
聚酯多元醇，100份；二异氰酸酯，20份；二羟甲基丙酸，6份；1,4-丁二醇，3份；三羟甲基丙烷，4份；甲乙酮肟，10份；碳二亚胺盐酸盐，2份；盐酸多巴胺，4份；三乙胺，1.8份；去离子水，149.2份。
在上述方案中，由以下组份配比的原料制作而成：
聚酯多元醇，100份；二异氰酸酯，32.5份；二羟甲基丙酸，4份；1,4-丁二醇，1.75份；三羟甲基丙烷，3份；甲乙酮肟，6份；碳二亚胺盐酸盐，1.5份；盐酸多巴胺，3份；三乙胺，1.5份；去离子水，145.25份。
在上述方案中，由以下组份配比的原料制作而成：
聚酯多元醇，100份；二异氰酸酯，45份；二羟甲基丙酸，6份；1,4-丁二醇，3份；三羟甲基丙烷，4份；甲乙酮肟，10份；碳二亚胺盐酸盐，2份；盐酸多巴胺，4份；三乙胺，1.8份；去离子水，110份。
在上述方案中，由以下组份配比的原料制作而成：
聚酯多元醇，100份；二异氰酸酯，20份；二羟甲基丙酸，4份；1,4-丁二醇，1份；三羟甲基丙烷，3份；甲乙酮肟，6份；碳二亚胺盐酸盐，1.5份；盐酸多巴胺，3份；三乙胺，1.5份；去离子水，135份。
本发明还提供了一种水性聚氨酯分散体的制备方法，包括以下步骤：
采用丙酮或丁酮作为溶剂，根据各原料所需用量称取原料，先取二异氰酸酯和聚酯多元醇，加入四口烧瓶且有回流装置，滴加催化剂，在75℃～90℃温度反应1.5小时后加入二羟甲基丙酸，1小时后再添加1,4-丁二醇与三羟甲基丙烷，半小时后添加封闭剂甲乙酮肟进行聚合反应，冰水浴冷，得到聚氨酯预聚体；
向上述聚氨酯预聚体中加入1～2重量份数的溶剂降低预聚体粘度，搅拌条件下添加入碳二亚胺盐酸盐溶解，再添加盐酸多巴胺，并且在N2氛围下注入三乙胺反应2～3小时，体系在室温下反应5～6小时，最后加入去离子水，在3000～5000rpm搅拌速度分散乳化0.5～1小时；
分散乳化后脱除溶剂，得到水性聚氨酯分散体。
在上述方案中，所述二异氰酸酯包括异佛尔酮二异氰酸酯、苯甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、四甲基苯二甲基二异氰酸酯、L-赖氨酸二异氰酸酯中的一种或几种的组合。
在上述方案中，聚合反应过程中，向反应体系内加入所述催化剂后，控制搅拌速度为80～150rpm、在反应温度为70～90℃的条件下反应。
10.根据权利要求7所述的一种水性聚氨酯分散体的制备方法，其特征在于，所述催化剂包括二月桂酸二丁基锡、有机铋、有机银中的一种或几种的组合。
与现有技术相比，本发明，通过将含儿茶酚基团的黏附单元和封闭异氰酸酯官能团的聚氨酯相结合，制备得到高耐热、低成本、具有广泛基材适用性的黏附材料。
附图说明
图1为本发明的合成原理图。
具体实施方式
本发明提供了一种水性聚氨酯分散体及其制备方法，通过将含儿茶酚基团的黏附单元和封闭异氰酸酯官能团的聚氨酯相结合，制备得到高耐热、低成本、具有广泛基材适用性的黏附材料，下面结合说明书附图及具体实施例对本发明做出详细的说明。
本发明提供的一种水性聚氨酯分散体具有贻贝黏附蛋白的粘附效果的结构特征，其由以下组份配比的原料制作而成：
聚酯多元醇，100份；二异氰酸酯，20～45份；二羟甲基丙酸，2～6份；1,4-丁二醇，0.5～3份；三羟甲基丙烷，2～4份；甲乙酮肟，2～10份；碳二亚胺盐酸盐，1～2份；盐酸多巴胺，2～4份；三乙胺，1.2～1.8份；去离子水，110～160份。
本发明可对各种材料表面有优秀的粘附力，采用封闭剂可以在较低温度重新打开异氰酸酯官能团发生化学反应，形成交联结构提高胶膜的耐热性能，另外，在粘合的过程中国不需要另外加入固化剂。
现有的水性聚氨酯分散体在使用过程中需要对材料的涂覆表面使用处理剂预处理才能达到良好的附着效果，本发明，经仿生设计合成含多巴胺的水性聚氨酯分散体对各种材料表面不需要处理剂预处理都具有优秀的附着力，可在胶粘剂和涂料领域及潮湿环境下的使用。
下面给出优选的具体实施例；
具体实施例一：
聚酯多元醇，100份；二异氰酸酯，45份；二羟甲基丙酸，2份；1,4-丁二醇，0.5份；三羟甲基丙烷，2份；甲乙酮肟，2份；碳二亚胺盐酸盐，1份；盐酸多巴胺，2份；三乙胺，1.2份；去离子水，144.3份。
具体实施例二：
聚酯多元醇，100份；二异氰酸酯，20份；二羟甲基丙酸，6份；1,4-丁二醇，3份；三羟甲基丙烷，4份；甲乙酮肟，10份；碳二亚胺盐酸盐，2份；盐酸多巴胺，4份；三乙胺，1.8份；去离子水，149.2份。
具体实施例三：
聚酯多元醇，100份；二异氰酸酯，32.5份；二羟甲基丙酸，4份；1,4-丁二醇，1.75份；三羟甲基丙烷，3份；甲乙酮肟，6份；碳二亚胺盐酸盐，1.5份；盐酸多巴胺，3份；三乙胺，1.5份；去离子水，145.25份。
具体实施例四：
聚酯多元醇，100份；二异氰酸酯，45份；二羟甲基丙酸，6份；1,4-丁二醇，3份；三羟甲基丙烷，4份；甲乙酮肟，10份；碳二亚胺盐酸盐，2份；盐酸多巴胺，4份；三乙胺，1.8份；去离子水，110份。
具体实施例五：
聚酯多元醇，100份；二异氰酸酯，20份；二羟甲基丙酸，4份；1,4-丁二醇，1份；三羟甲基丙烷，3份；甲乙酮肟，6份；碳二亚胺盐酸盐，1.5份；盐酸多巴胺，3份；三乙胺，1.5份；去离子水，135份。
本发明还提供了一种水性聚氨酯分散体的制备方法，包括以下步骤：
采用丙酮或丁酮作为溶剂，根据各原料所需用量称取原料，先取二异氰酸酯和聚酯多元醇，加入四口烧瓶且有回流装置，滴加催化剂，在75℃～90℃温度反应1.5小时后加入二羟甲基丙酸，1小时后再添加1,4-丁二醇与三羟甲基丙烷，半小时后添加封闭剂甲乙酮肟进行聚合反应，冰水浴冷，得到聚氨酯预聚体；
向上述聚氨酯预聚体中加入1～2重量份数的溶剂降低预聚体粘度，搅拌条件下添加入碳二亚胺盐酸盐溶解，再添加盐酸多巴胺，并且在N2氛围下注入三乙胺反应2～3小时，体系在室温下反应5～6小时，最后加入去离子水，在3000～5000rpm搅拌速度分散乳化0.5～1小时；
分散乳化后脱除溶剂，得到水性聚氨酯分散体。
在上述步骤中，二异氰酸酯包括异佛尔酮二异氰酸酯、苯甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、四甲基苯二甲基二异氰酸酯、L-赖氨酸二异氰酸酯中的一种或几种的组合。
上述步骤的聚合反应过程中，向反应体系内加入所述催化剂后，控制搅拌速度为80～150rpm、在反应温度为70～90℃的条件下反应。催化剂包括有二月桂酸二丁基锡、有机铋、有机银中的一种或几种的组合。
本发明，通过将含儿茶酚基团的黏附单元和封闭异氰酸酯官能团的聚氨酯相结合，制备得到高耐热、低成本、具有广泛基材适用性的黏附材料。
本发明并不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水性聚氨酯分散体，其特征在于，由以下组份配比的原料制作而成：
聚酯多元醇，100份；二异氰酸酯，20～45份；二羟甲基丙酸，2～6份；1,4-丁二醇，0.5～3份；三羟甲基丙烷，2～4份；甲乙酮肟，2～10份；碳二亚胺盐酸盐，1～2份；盐酸多巴胺，2～4份；三乙胺，1.2～1.8份；去离子水，110～160份。
2.根据权利要求1所述的一种水性聚氨酯分散体，其特征在于，由以下组份配比的原料制作而成：
聚酯多元醇，100份；二异氰酸酯，45份；二羟甲基丙酸，2份；1,4-丁二醇，0.5份；三羟甲基丙烷，2份；甲乙酮肟，2份；碳二亚胺盐酸盐，1份；盐酸多巴胺，2份；三乙胺，1.2份；去离子水，144.3份。
3.根据权利要求1所述的一种水性聚氨酯分散体，其特征在于，由以下组份配比的原料制作而成：
聚酯多元醇，100份；二异氰酸酯，20份；二羟甲基丙酸，6份；1,4-丁二醇，3份；三羟甲基丙烷，4份；甲乙酮肟，10份；碳二亚胺盐酸盐，2份；盐酸多巴胺，4份；三乙胺，1.8份；去离子水，149.2份。
4.根据权利要求1所述的一种水性聚氨酯分散体，其特征在于，由以下组份配比的原料制作而成：
聚酯多元醇，100份；二异氰酸酯，32.5份；二羟甲基丙酸，4份；1,4-丁二醇，1.75份；三羟甲基丙烷，3份；甲乙酮肟，6份；碳二亚胺盐酸盐，1.5份；盐酸多巴胺，3份；三乙胺，1.5份；去离子水，145.25份。
5.根据权利要求1所述的一种水性聚氨酯分散体，其特征在于，由以下组份配比的原料制作而成：
聚酯多元醇，100份；二异氰酸酯，45份；二羟甲基丙酸，6份；1,4-丁二醇，3份；三羟甲基丙烷，4份；甲乙酮肟，10份；碳二亚胺盐酸盐，2份；盐酸多巴胺，4份；三乙胺，1.8份；去离子水，110份。
6.根据权利要求1所述的一种水性聚氨酯分散体，其特征在于，由以下组份配比的原料制作而成：
聚酯多元醇，100份；二异氰酸酯，20份；二羟甲基丙酸，4份；1,4-丁二醇，1份；三羟甲基丙烷，3份；甲乙酮肟，6份；碳二亚胺盐酸盐，1.5份；盐酸多巴胺，3份；三乙胺，1.5份；去离子水，135份。
7.一种水性聚氨酯分散体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用丙酮或丁酮作为溶剂，根据各原料所需用量称取原料，先取二异氰酸酯和聚酯多元醇，加入四口烧瓶且有回流装置，滴加催化剂，在75℃～90℃温度反应1.5小时后加入二羟甲基丙酸，1小时后再添加1,4-丁二醇与三羟甲基丙烷，半小时后添加封闭剂甲乙酮肟进行聚合反应，冰水浴冷，得到聚氨酯预聚体；
向上述聚氨酯预聚体中加入1～2重量份数的溶剂降低预聚体粘度，搅拌条件下添加入碳二亚胺盐酸盐溶解，再添加盐酸多巴胺，并且在N2氛围下注入三乙胺反应2～3小时，体系在室温下反应5～6小时，最后加入去离子水，在3000-5000rpm搅拌速度分散乳化0.5～1小时；
分散乳化后脱除溶剂，得到水性聚氨酯分散体。
8.根据权利要求7所述的一种水性聚氨酯分散体的制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯包括异佛尔酮二异氰酸酯、苯甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、四甲基苯二甲基二异氰酸酯、L-赖氨酸二异氰酸酯中的一种或几种的组合。
9.根据权利要求7所述的一种水性聚氨酯分散体的制备方法，其特征在于，聚合反应过程中，向反应体系内加入所述催化剂后，控制搅拌速度为80～150rpm、在反应温度为70～90℃的条件下反应。
10.根据权利要求7所述的一种水性聚氨酯分散体的制备方法，其特征在于，所述催化剂包括二月桂酸二丁基锡、有机铋、有机银中的一种或几种的组合。
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