CN109734866A - 一种高性能阴非离子型水性聚氨酯分散体及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高性能阴非离子型水性聚氨酯分散体及其制备方法。该制备方法包括如下步骤：（1）以大分子二元醇、大分子一元醇、离子型或潜在离子型二元醇、小分子扩链剂和二异氰酸酯为原料在无溶剂条件下采用双螺杆挤出机反应挤出和水下造粒制备聚氨酯离聚物；（2）聚氨酯离聚物经溶剂溶解、中和、加水分散和去溶剂过程得到高固含量水性聚氨酯分散体。本发明由于聚氨酯离聚物的合成过程中无溶剂参与，可实现连续化生产，生产周期短，生产工艺简单，生产成本低，制备的水性聚氨酯分散体具有固含量高，稳定性好和分散体粘度较低等优点。本发明还减少了离子型或潜在离子型亲水单体的用量，解决羧酸型亲水单体在体系中溶解度不够的问题。

Description

一种高性能阴非离子型水性聚氨酯分散体及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种高性能阴非离子型水性聚氨酯分散体及其制备方法。

背景技术

水性聚氨酯分散体(PUD)替代溶剂型聚氨酯是聚氨酯涂料、胶黏剂、油墨等技术的发展方向。尽管环境保护呼声日益强烈，但是水性聚氨酯替代溶剂型聚氨酯非常有限。目前采用的间歇式方法合成的水性聚氨酯存在重现性差，聚酯型水性聚氨酯易水解，性能不能满足要求等问题。

丙酮法和预聚体法是国内外合成水性聚氨酯的主要方法。反应中需采用氨酯级溶剂，纯度要求高，普通溶剂易导致不确定的副反应，间歇式操作存在合成效率低、性能不易控制、重现性差等缺陷。

美国专利US7345110B2采用连续合成的方法通过将含有亲水性和/或潜在亲水性基团的聚氨酯预聚物与水在混合喷嘴中混合生产含水预乳液，然后将预乳液在多步骤均化喷嘴中扩链均化而形成水性聚氨酯乳液。这种方法实际上是连续预聚体法，对设备及控制要求高，但连续法是水性聚氨酯合成方法的研究方向。

针对水性聚氨酯合成方法的局限性，中国专利CN102336881A尝试采用浇铸方法合成了聚氨酯离聚体，经造粒、丙酮溶解、水分散、去丙酮制得固含量≥50％的水性聚氨酯乳液。结果表明，浇铸法同时适合于脂肪族和芳香族水性聚氨酯合成；对溶剂要求低，回收后可重复使用；粒料可在使用前分散，有利于防止聚酯型水性聚氨酯水解。但间歇式浇注方式效率低，难以广泛应用。

中国专利CN102633971B采用双螺杆反应器和高温高压乳化来生产水性聚氨酯分散体，以减少生产过程中溶剂的使用量，大大提高了水性聚氨酯的生产效率和降低环境污染，但是并未解决无溶剂情况下的原料混合瞬间粘度大大提升所带来的作业困难问题，也未涉及如何提升水性聚氨酯分散体的分子量，进而解决水性聚氨酯性能等方面的问题。

中国专利CN103382253A利用双螺杆挤出机作为反应容器，在无需溶剂的情况下由水性聚氨酯合成原料熔体制备水性聚氨酯高分子熔体，再将水性聚氨酯熔体在丙酮和水的混合溶剂中分散乳化，然后将丙酮抽出，制成高固含量最高为50％的水性聚氨酯乳液。此方法优点在于合成过程中没有溶剂参与，聚氨酯得分子量易于控制，可实现连续性生产，回收的溶剂无需纯化，极大地提高了生产效率，降低了生产成本。但是由于亲水单体是二羟甲基丁酸(DMBA)，羧酸盐合成的高固含量的聚氨酯乳液存在乳液粘度大、不稳定、容易破乳、存储时间短、耐水解性差等缺点。

无论采用那种合成方法，亲水单体是合成水性聚氨酯的关键原料。现有的水性聚氨酯研究中大多采用二羟甲基丙酸(DMPA)，研究证实，DMPA适合于固含量要求不高(≤40％)的水性聚氨酯合成，由于羧酸盐形成的胶粒双电层结构较厚，高固含量易导致粘度高，流动性差，因此，DMPA不宜用于合成高固含量水性聚氨酯。另一方面，羧基催化聚酯链段水解导致多数聚酯水性聚氨酯降解而储存周期短。

目前，在生产水性聚氨酯分散体过程中还存在以下缺陷；

(1)采用预聚体法和丙酮法存在合成效率低、生产过程复杂、生产周期较长、对溶剂纯度要求高等问题；

(2)由于亲水单体在体系中的溶解度较小造成连续法生产的水性聚氨酯分散体的性能和稳定性较差等问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷与不足，本发明提供一种高性能阴非离子型水性聚氨酯分散体及其制备方法。该方法采用双螺杆挤出机作为反应器可实现聚氨酯离聚物的连续化生产，粒料在储存和运输过程中较为方便，成本较低，后经分散可制得一种高性能阴非离子型水性聚氨酯分散体。

本发明的目的通过如下的技术方案实现。

本发明提供的一种高性能阴非离子型水性聚氨酯分散体的制备方法，包括将原料大分子二元醇、小分子扩链剂、离子型或潜在离子型二元醇、大分子一元醇、二异氰酸酯、催化剂和功能助剂经计量、高速混合形成混合物，加入双螺杆挤出机反应挤出，然后经水下造粒得到聚氨酯离聚物，将所述聚氨酯离聚物颗粒在溶剂中溶解、中和、加水分散和去除溶剂后制成所述高性能阴非离子型水性聚氨酯分散体。

本发明提供的一种高性能阴非离子型水性聚氨酯分散体的制备方法，包括以下步骤：

(1)聚氨酯离聚物的无溶剂合成

将在110-130℃，-0.1MPa条件下真空脱水2h后大分子二元醇，小分子扩链剂，离子型或潜在离子型二元醇，大分子一元醇，催化剂和助剂经计量后加入到一个储料罐中搅拌均匀并在80-120℃保温储存待用，然后再将二异氰酸酯加入另一个储罐中搅拌均匀并在40-80℃保温储存待用，这样可以避免原料在高速混合之前的相互反应。

将上述两个储罐中的原料经计量泵和流量计精确计量后用2000-4000rpm的高速混合头在20-40s内搅拌均匀形成均匀的混合物，然后将混合物加入到双螺杆挤出机中反应挤出，并经水下切粒制成分子量介于50000-20000的聚氨酯离聚物球型颗粒，粒径大小为2-3mm。

(2)制备水性聚氨酯分散体

将制备的聚氨酯离聚物颗粒在丙酮中搅拌溶解、溶解过程中可加入少量的水降低溶液的粘度，待溶解完全后，提高搅拌速率，并加入剩余的水分散，经去除溶剂后制成一种高性能阴非离子型水性聚氨酯分散体，固含量为50％-60％，高于行业的平均水平35-50％。

进一步地，所述聚氨酯离聚物的无溶剂合成，按质量百分比计，步骤(1)中，各物质的加入量占所述混合物总质量的百分比如下：

上述物质加入量占混合物的质量百分比总和为100％。

进一步地，步骤(2)所述高性能阴非离子型水性聚氨酯分散体制备过程具体如下：将聚氨酯离聚物加入到占其质量100-300％的溶剂中，以40-80rpm的搅拌速率加速溶解，此过程中加入占离聚物质量10％-30％的水降低溶液的粘度，待离聚物溶解完全加入中和剂中和处理(仅限于潜在离子型二元醇)，然后加入占离聚物质量62-90％水以150-300rpm的搅拌速率分散，经减压蒸馏除去溶剂后得到水性聚氨酯分散体。

进一步地，步骤(1)中大分子二元醇为聚己二酸新戊二醇酯二醇(PNA)，聚己二酸乙二醇酯二醇(PEA)，聚己二酸丁二醇酯二醇(PBA)，聚己二酸己二醇酯二醇(PHA)，聚己二酸己二醇新戊二醇酯二醇(PHNA)，聚己二酸丁二醇新戊二醇酯二醇(PBNA)，聚己二酸丙二醇酯二醇(PPA)，聚乙二醇(PEG)，聚丙二醇(PPG)，聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)，聚己内酯二醇(PCL)和聚碳酸酯二醇(PCDL)等中的一种以上；所述大分子二元醇的分子量为500-6000。

进一步地，步骤(1)中所述离子型二元醇为二羟基磺酸盐，包括聚环氧乙烷二羟基磺酸盐SPEG，聚环氧丙烷二羟基磺酸盐SPPG等；聚环氧乙烷二羟基磺酸盐SPEG和聚环氧丙烷二羟基磺酸盐SPPG的结构式如下：

进一步地，步骤(1)中所述潜在离子型二元醇为2,2-二羟甲基丙酸和2,2-二羟甲基丁酸等的一种以上。

进一步地，步骤(1)中所述二异氰酸酯为4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、2,4’-二苯甲烷二异氰酸酯和4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯的混合物(MDI-50)、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI、2,4-甲苯二异氰酸酯(2,4-TDI)、1,6-六亚甲基二异氰酸酯HDI、2,6-甲苯二异氰酸酯(2,6-TDI)中的一种以上，其纯度需控制在99％以上。

进一步地，步骤(1)中所述大分子一元醇为含有亲水链段的单官能度大分子醇，包括具有(CH2CH2O)重复单元的聚乙二醇单甲醚(MPEG)，所述大分子一元醇的相对分子量为400-3000。

进一步地，步骤(1)中所述小分子扩链剂是1,3-丙二醇(PDO)、1,4-丁二醇(BDO)、1,6-己二醇(HDO)、1,8-辛二醇(ODO)、新戊二醇(NPG)、乙二醇(EG)等中的一种以上。

进一步地，所述催化剂是二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡和羧酸铋中的一种。

进一步地，步骤(1)中所述的大分子二元醇、小分子扩链剂、离子型或潜在离子型二元醇、大分子一元醇等需要进行真空脱水处理，含水量为0-300ppm。

进一步地，所述的功能助剂包含抗氧剂和紫外吸收剂，具体为Irganox 1010，Irgafos 168，Tinuvin 329和Tinuvin 292的一种以上。

进一步地，步骤(1)中所述双螺杆挤出机的螺杆转速为150-300rpm，长径比(L/D)为48-75/1；步骤(1)中所述双螺杆挤出机的挤出反应温度为150-240℃，处理时间为2min-4min；步骤(2)中所述中和过程仅限于潜在离子型二元醇，所需要的中和剂为氢氧化钠、三乙胺、三异丙醇胺和N,N-二甲基乙醇胺的一种以上，中和度为100％；步骤(2)中所述的溶剂为丙酮、丁酮中的一种以上。

由上述制备方法制得的一种高性能阴非离子型水性聚氨酯分散体。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和效果：

(1)本发明提供的制备方法，由于聚氨酯离聚物的合成过程中无溶剂参与，并且在双螺杆挤出机中可实现连续化生产，克服了传统的预聚体法和丙酮法在生产过程中生产周期较长，生产过程复杂，生产成本较高以及对溶剂纯度要求高等问题；

(2)本发明提供的制备方法，采用的亲水单体主要为含有聚醚链段的二羟基磺酸盐，在体系中的溶解度较好，可解决羧酸盐亲水单体在体系中溶解度不够的问题，并且磺酸盐是强酸强碱盐，较羧酸盐具有更强的亲水性，由其制备的水性聚氨酯分散体具有固含量高，稳定性好和乳液粘度较低等优点。

(3)本发明制得的所述聚氨酯离聚物末端含有强亲水性的聚乙氧基醚链段，能与聚氨酯链段形成合适的乳化剂，可以增强水性聚氨酯分散体的稳定性，同时可减少离子型或潜在离子型亲水单体的用量，解决羧酸型亲水单体在体系中溶解度不够的问题。

以下通过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。

其中，在下述实施例中，有机二异氰酸酯的纯度在99％以上，大分子二元醇、小分子扩链剂、离子型或潜在离子型二元醇和大分子一元醇中的水分含量在300ppm以下。选用的双螺杆挤出机的螺杆长径比(L/D)为60:1。

通过以下测试方法表征本发明中聚氨酯分散体的基本性能

固含量的测定：用电子天平秤出表面干净的表面皿的质量为m₁，取2-3g聚氨酯分散体置于表面皿中称其质量为m₂；在60℃的鼓风干燥箱中烘干，每隔2小时称取表面皿的质量，继续放入烘箱，直至所称质量恒定并记下m₃。则固含量为：

粘度的测定：采用NDJ-8S旋转粘度计(上海昌吉地质仪器有限公司)用2#转子在12rpm条件下测定聚氨酯分散体的粘度。

聚氨酯分散体的平均粒径和ZETA电位测定:采用Zetaplus/90plus Zeta电位及激光粒度分析仪(美国Brookhaven公司)测定。

初粘力和最终剥离强度由国际宝大拉力机PT-1030测定，用刷子将PUDs均匀涂刷在两片PVC(130mm×25mm)表面，60℃下活化5min后，在压力≥1.2Mpa下将两片PVC粘合。粘合5min后测其初粘力，24h后测其最终剥离强度。

实施例1

将A组分储料罐和B组分储料罐分别升温至100℃和80℃，然后在A组分储料罐中加入脱完水的大分子二元醇(PBA-2000)、大分子一元醇(MPEG-2000)、离子型二元醇(SPPG)、小分子扩链剂(BDO)、催化剂(Dabco T-9)和功能助剂(Irganox 1010、Irgafos 168、Tinuvin 329和Tinuvin 292)以50rpm的搅拌速率搅拌均匀并保持恒温待用，在B组分储料罐中加入二异氰酸酯(MDI)保持恒温待用，各原料的具体用料及用量如表1所示：

表1

将A组分储料罐的物质和B组分储料罐的物质经过计量泵和流量计精确计量后经3000rpm的高速混合头在30s内混合均匀形成混合物，A组分储料罐的物质占混合物质量的85.36wt％和B组分储料罐的物质占混合物质量的14.64wt％。然后加入到温度为150-190℃、转速为200rpm的反应型双螺杆挤出机中反应3min，经过水下切粒后收集得到直径为3mm的球型聚氨酯离聚物颗粒。

将1000g上述球型聚氨酯离聚物加入到盛有质量为球型离聚物200％(2000g)的丙酮反应釜中以40rpm的搅拌速度溶解，在溶解过程中，加入质量为球型离聚物20％(200g)的去离子水降低溶液粘度，待溶解完全，将搅拌速度提高至200rpm后，加入质量为球型离聚物62％(620g)的去离子水分散乳化，再经减压蒸馏过程(蒸馏温度为56℃，真空度为-0.06MPa)除去溶剂、降温至室温和过滤后取滤液得到所述高性能阴非离子型水性聚氨酯分散体。

实施例2

将A组分储料罐和B组分储料罐分别升温至120℃和40℃，然后在A组分储料罐中加入脱完水的大分子二元醇(PBA-1000)、大分子一元醇(MPEG-3000)、离子型二元醇(SPEG)、小分子扩链剂(HDO)、催化剂(Dabco T-9)和功能助剂(Irganox 1010、Irgafos 168、Tinuvin 329和Tinuvin 292)以100rpm的搅拌速率搅拌均匀并保持恒温待用，在B组分储料罐中加入二异氰酸酯(MDI-50)保持恒温待用，各原料的具体用料及用量如表2所示：

表2

将A组分储料罐的物质和B组分储料罐的物质经过计量泵和流量计精确计量后经2000rpm的高速混合头在40s内混合均匀形成混合物，A组分储料罐的物质占混合物质量的77.06wt％和B组分储料罐的物质占混合物质量的22.94wt％。然后加入到温度为170-210℃、转速为200rpm的反应型双螺杆挤出机中反应3min，经过水下切粒后收集得到直径为2mm的球型聚氨酯离聚物颗粒。

将1000g上述球型聚氨酯离聚物加入到盛有质量为球型离聚物200％(2000g)的丙酮反应釜中以60rpm的搅拌速度溶解，在溶解过程中，加入质量为球型离聚物10％(100g)的去离子水降低溶液粘度，待溶解完全，将搅拌速率提高至250rpm后，，加入质量为球型离聚物72％(720g)的去离子水分散乳化，再经减压蒸馏过程(蒸馏温度为50℃，真空度为-0.08MPa)除去溶剂、降温至室温和过滤后取滤液得到所述高性能阴非离子型水性聚氨酯分散体。

实施例3

将A组分储料罐和B组分储料罐分别升温至120℃和60℃，然后在A组分储料罐中加入脱完水的大分子二元醇(PBA-3000)、大分子一元醇(MPEG-2000)、潜在型离子二元醇(DMBA)、小分子扩链剂(BDO)、催化剂(Dabco T-9)和功能助剂(Irganox 1010、Irgafos168、Tinuvin 329和Tinuvin 292)以200rpm的搅拌速率搅拌均匀并保持恒温待用，在B组分储料罐中加入二异氰酸酯(HMDI)保持恒温待用，各原料的具体用料及用量如表3所示：

表3

将A组分储料罐的物质和B组分储料罐的物质经过计量泵和流量计精确计量后经4000rpm的高速混合头在20s内混合均匀形成混合物，A组分储料罐的物质占混合物质量的88.02wt％和B组分储料罐的物质占混合物质量的11.98wt％。然后加入到温度为160-240℃、转速为160rpm的反应型双螺杆挤出机中反应3.5min，经过水下切粒后收集得到直径为2mm的球型聚氨酯离聚物颗粒。

将1000g上述球型聚氨酯离聚物加入到盛有质量为球型离聚物100％(1000g)丙酮的反应釜中以80rpm的搅拌速度溶解，在溶解过程中，加入质量为球型离聚物20％(200g)的去离子水和10.1g(100％中和)三乙胺的混合溶液中和并降低溶液粘度，待溶解完全，将搅拌速度提高至300rpm后加入质量为球型离聚物80％(800g)的去离子水分散乳化，再经减压蒸馏过程(蒸馏温度为60℃，真空度为-0.07MPa)除去溶剂、降温至室温和过滤后取滤液得到高性能阴非离子型水性聚氨酯分散体。

实施例4

将A组分储料罐和B组分储料罐分别升温至100℃和60℃，然后在A组分储料罐中加入脱完水的大分子二元醇(PBA-2000)、大分子一元醇(MPEG-2000)、潜在型离子二元醇(DMPA)、小分子扩链剂(BDO)、催化剂(Dabco T-9)和功能助剂(Irganox 1010、Irgafos168、Tinuvin 329和Tinuvin 292)以150rpm的搅拌速率搅拌均匀并保持恒温待用，在B组分储料罐中加入二异氰酸酯(IPDI)保持恒温待用，各原料的具体用料及用量如表4所示：

表4

将A组分储料罐的物质和B组分储料罐的物质经过计量泵和流量计精确计量后经4000rpm的高速混合头在30s内混合均匀形成混合物，A组分储料罐的物质占混合物质量的84.66wt％和B组分储料罐的物质占混合物质量的15.34wt％。然后加入到温度为160-240℃、转速为150rpm的反应型双螺杆挤出机中反应4min，经过水下切粒后收集得到直径为2.5mm的球型聚氨酯离聚物颗粒。

将1000g上述球型聚氨酯离聚物加入到盛有质量为球型离聚物300％(3000g)的丙酮反应釜中以50rpm的搅拌速度溶解，在溶解过程中，加入质量为球型离聚物10％(100g)的去离子水和8.9g N,N-二甲基乙醇胺(100％中和)的混合溶液中和并降低溶液粘度，待溶解完全，将搅拌速度提高至240rpm后加入质量为球型离聚物90％(900g)的去离子水分散乳化，再经减压蒸馏过程(蒸馏温度为60℃，真空度为-0.06MPa)除去溶剂、降温至室温和过滤后取滤液得到高性能阴非离子型水性聚氨酯分散体。

实施例5

将A组分储料罐和B组分储料罐分别升温至120℃和40℃，然后在A组分储料罐中加入脱完水的大分子二元醇(PHA-2000)、大分子一元醇(MPEG-3000)、离子型二元醇(SPPG)、小分子扩链剂(BDO)、催化剂(Dabco T-9)和功能助剂(Irganox 1010、Irgafos 168、Tinuvin 329和Tinuvin 292)以50rpm的搅拌速率搅拌均匀并保持恒温待用，在B组分储料罐中加入二异氰酸酯(MDI-50)保持恒温待用，各原料的具体用料及用量如表5所示：

表5

将A组分储料罐的物质和B组分储料罐的物质经过计量泵和流量计精确计量后经2000rpm的高速混合头在40s内快速混合均匀形成混合物，A组分储料罐的物质占混合物质量的86.22wt％和B组分储料罐的物质占混合物质量的13.78wt％。然后加入到温度为180-240℃、转速为300rpm的反应型双螺杆挤出机中反应2min，经过水下切粒后收集得到直径为3mm的球型聚氨酯离聚物颗粒。

将1000g上述球型聚氨酯离聚物加入到盛有质量为球型离聚物300％(3000g)的丙酮反应釜中以40rpm的搅拌速度溶解，在溶解过程中，加入质量为球型离聚物30％(300g)的去离子水降低溶液粘度，待溶解完全，将搅拌速度提高至150rpm后加入质量为球型离聚物70％(700g)的去离子水分散乳化，再经减压蒸馏过程(蒸馏温度为50℃，真空度为-0.08MPa)除去溶剂、降温至室温和过滤后取滤液得到高性能阴非离子型水性聚氨酯分散体。

实施例6

将A组分储料罐和B组分储料罐分别升温至80℃和80℃，然后在A组分储料罐中加入脱完水的大分子二元醇(PTMG-2000)、大分子一元醇(MPEG-2000)、离子型二元醇(SPEG)、小分子扩链剂(BDO)、催化剂(Dabco T-9)和功能助剂(Irganox 1010、Irgafos 168、Tinuvin 329和Tinuvin 292)以150rpm的搅拌速率搅拌均匀并保持恒温待用，在B组分储料罐中加入二异氰酸酯(MDI-50)保持恒温待用，各原料的具体用料及用量如表6所示：

表6

将A组分储料罐的物质和B组分储料罐的物质经过计量泵和流量计精确计量后经3000rpm的高速混合头在30s内混合均匀形成混合物，A组分储料罐的物质占混合物质量的85.24wt％和B组分储料罐的物质占混合物质量的14.76wt％。然后加入到温度为160-200℃、转速为250rpm的反应型双螺杆挤出机中反应3min，经过水下切粒后收集得到直径为2mm的球型聚氨酯离聚物颗粒。

将1000g上述球型聚氨酯离聚物加入到盛有质量为球型离聚物200％(2000g)的丙酮反应釜中以80rpm的搅拌速度溶解，在溶解过程中，加入质量为球型离聚物20％(200g)的去离子水降低溶液粘度，待溶解完全，将搅拌速度提高至200rpm后，加入质量为球型离聚物80％(800g)去离子水分散乳化，再经减压蒸馏过程(蒸馏温度为60℃，真空度为-0.07MPa)除去溶剂、降温至室温和过滤后取滤液得到高性能阴非离子型水性聚氨酯分散体。

实施效果：本发明实施例制得的所述聚氨酯分散体的基本性能如下表7所示。

表7

实施例	1	2	3	4	5	6
							固含量(％)	55.34	56.46	51.38	50.88	52.48	52.65
粘度(mPa·s)	658	584	736	801	489	423
							平均粒径(nm)	173.2	186.5	195.9	182.1	169.2	182.3
ZETA电位(mV)	-46.35	-46.29	-40.65	-42.35	-50.26	-46.22
							初粘力(N/mm<sup>-1</sup>)	2.32	1.96	2.02	1.82	2.15	2.23
剥离强度(N/mm<sup>-1</sup>)	10.25	9.38	10.55	9.65	10.96	10.43

上述实施例中制备的聚氨酯分散体的固含量在50.88-56.46％之间，高于行业的平均水平(35-50％)；聚氨酯分散体的粘度均在801mPa·s及其以下，具有较低的粘度；聚氨酯分散体的平均粒径和ZETA电位分别在200nm和-40mV以下，说明水性分散体具有良好的稳定性；聚氨酯分散体粘合PVC膜的初粘力和剥离强度分别在1.82N/nm和9.38N/nm以上，具有优异的粘接性能。

以上实施例仅为本发明较优的实施方式，仅用于解释本发明，而非限制本发明，本领域技术人员在未脱离本发明精神实质下所作的改变、替换、修饰等均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高性能阴非离子型水性聚氨酯分散体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)在温度为80-120℃的条件下，将小分子扩链剂、离子型或潜在离子型二元醇、大分子一元醇、催化剂和功能助剂加入大分子二元醇中，以50-200rpm的搅拌速率搅拌均匀并在80-120℃保持恒温，加入温度为40-80℃的二异氰酸酯以2000-4000rpm的搅拌速率在20-40s内搅拌均匀形成混合物，将混合物加入到双螺杆挤出机反应挤出，然后经水下造粒得到直径为2-3mm的球形聚氨酯离聚物；

(2)将所述聚氨酯离聚物加入溶剂中搅拌溶解、加水降低粘度、加入中和剂中和、加水分散、去除溶剂、降温至室温和过滤后取滤液得到所述高性能阴非离子型水性聚氨酯分散体。

2.根据权利要求1所述一种高性能阴非离子型水性聚氨酯分散体的制备方法，其特征在于，按质量百分比计，步骤(1)中各物质的加入量占所述混合物总质量的百分比如下：

上述物质加入量占混合物的质量百分比总和为100％。

3.根据权利要求1所述一种高性能阴非离子型水性聚氨酯分散体的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述大分子二元醇为聚己二酸新戊二醇酯二醇PNA、聚己二酸乙二醇酯二醇PEA、聚己二酸丁二醇酯二醇PBA、聚己二酸己二醇酯二醇PHA、聚己二酸己二醇新戊二醇酯二醇PHNA、聚己二酸丁二醇新戊二醇酯二醇PBNA、聚己二酸丙二醇酯二醇PPA、聚乙二醇PEG、聚丙二醇PPG、聚四氢呋喃醚二醇PTMG、聚己内酯二醇PCL和聚碳酸酯二醇PCDL中的一种以上；所述大分子二元醇的分子量为500-6000。

4.根据权利要求1所述一种高性能阴非离子型水性聚氨酯分散体的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述离子型二元醇为二羟基磺酸盐，包括聚环氧乙烷二羟基磺酸盐SPEG，聚环氧丙烷二羟基磺酸盐SPPG；聚环氧乙烷二羟基磺酸盐SPEG和聚环氧丙烷二羟基磺酸盐SPPG的结构式如下：

5.根据权利要求1所述一种高性能阴非离子型水性聚氨酯分散体的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述潜在离子型二元醇为2,2-二羟甲基丙酸和2,2-二羟甲基丁酸的一种以上；步骤(1)中所述二异氰酸酯为4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯MDI、2,4’-二苯甲烷二异氰酸酯和4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯的混合物MDI-50、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI、2,4-甲苯二异氰酸酯2,4-TDI、1,6-六亚甲基二异氰酸酯HDI、2,6-甲苯二异氰酸酯2,6-TDI中的一种以上；步骤(1)中所述大分子一元醇为含有亲水链段的单官能度大分子醇，包括具有CH₂CH₂O重复单元的聚乙二醇单甲醚MPEG，所述大分子一元醇的相对分子量为400-3000。

6.根据权利要求1所述一种高性能阴非离子型水性聚氨酯分散体的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述小分子扩链剂是1,3-丙二醇PDO、1,4-丁二醇BDO、1,6-己二醇HDO、1,8-辛二醇ODO、新戊二醇NPG、乙二醇EG中的一种以上；所述催化剂是二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡和羧酸铋中的一种；所述的功能助剂包含抗氧剂和紫外吸收剂，为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯，2-(2'-羟基-5'-特辛基苯基)苯并三唑和双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯中的一种以上。

7.根据权利要求1所述一种高性能阴非离子型水性聚氨酯分散体的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述大分子二元醇、小分子扩链剂、离子型或潜在离子型二元醇、大分子一元醇含水量为0-300ppm。

8.根据权利要求1所述一种高性能阴非离子型水性聚氨酯分散体的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述双螺杆挤出机的螺杆转速为150-300rpm，长径比L/D为48-75/1；步骤(1)中所述双螺杆挤出机的挤出反应温度为150-240℃，反应时间为2min-4min。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述溶剂为丙酮、丁酮中的一种以上；所述溶解过程中溶剂用量为球形聚氨酯离聚物的质量的100-300％；所述溶解过程中搅拌的速率为40-80rpm；所述加水降低粘度的加水量为球形聚氨酯离聚物质量的10-30％；所述的中和过程仅限于潜在离子型二元醇，且中和度为100％；所述中和剂为氢氧化钠、三乙胺、三异丙醇胺和N,N-二甲基乙醇胺的一种以上；所述加水分散的加水量为球形聚氨酯离聚物质量的62-90％，所述加水分散为以150-300rpm的速率搅拌过程中加入水分散；所述去除溶剂的方法为减压蒸馏，蒸馏温度为50-60℃，真空度为-0.06--0.08MPa。

10.由权利要求1-9任一项所述制备方法制得的一种高性能阴非离子型水性聚氨酯分散体，固含量为50％-60％。