CN111718468A - 一种低成本高硬度聚氨酯硬挺剂浆料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种低成本高硬度聚氨酯硬挺剂浆料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低成本高硬度聚氨酯硬挺剂浆料及其制备方法和应用，涉及聚氨酯硬挺剂技术领域。包括如下质量份数的原料：特种聚酯多元醇树脂10～26；低聚物多元醇20～32；小分子多元醇0～5；多异氰酸酯10～16；催化剂0.01～0.02；溶剂150～300；其中，所述特种聚酯多元醇树脂为对苯二甲酸与乙二醇经酯化反应制得。解决现有聚氨酯硬挺剂浆料成本较高的情况，实现使用特种聚酯多元醇树脂使在不增加多异氰酸酯用量的情况下，提高聚氨酯硬挺剂浆料的硬度的效果。

Description

一种低成本高硬度聚氨酯硬挺剂浆料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种低成本高硬度聚氨酯硬挺剂浆料及其制备方法和应用，属于聚氨酯硬挺剂技术领域。
背景技术
聚氨酯全名为聚氨基甲酸酯，主要是由多异氰酸酯与低分子量聚合二元醇缩聚而成的一种高分子化合物。聚氨酯有聚酯型和聚醚型二大类，他们可制成聚氨酯塑料、聚氨酯纤维、聚氨酯橡胶及弹性体。软质聚氨酯主要是具有热塑性的线性结构，它比PVC发泡材料有更好的稳定性、耐化学性、回弹性和力学性能，具有更小的压缩变型性。隔热、隔音、抗震、防毒性能良好。因此用作包装、隔音、过滤材料。硬质聚氨酯塑料质轻、隔音、绝热性能优越、耐化学药品，电性能好，易加工，吸水率低。它主要用于建筑、汽车、航空工业、保温隔热的结构材料。聚氨酯弹性体性能介于塑料和橡胶之间，耐油，耐磨，耐低温，耐老化，硬度高，有弹性。主要用于制鞋工业和医疗业。聚氨酯还可以制作粘合剂、涂料、合成革等。
聚氨酯由于其具有软、硬2个链段的相分离结构，因此可以通过对分子链的设计，赋予材料高强度、韧性好、耐磨、耐油等优异性能。市场中的聚氨酯产品是通过提高硬段含量的方法来提高产品的硬度，硬段组成为多异氰酸酯与小分子多元醇组成。由于多异氰酸酯产品生产成本高，就造成高硬度聚氨酯硬挺剂浆料的产品价格居高不下。如何在不增加多异氰酸酯的用量，降低生产成本的前提下，生产处高硬度，高性能的聚氨酯硬挺剂浆料是本专利的研究方向。
发明内容
本发明的目的是提供一种聚氨酯硬挺剂浆料的制备方法，解决现有聚氨酯硬挺剂浆料成本较高的情况，实现使用特种聚酯多元醇树脂使在不增加多异氰酸酯用量的情况下，提高聚氨酯硬挺剂浆料的硬度的效果。
为实现上述效果，本发明公开了一种低成本高硬度聚氨酯硬挺剂浆料，包括如下质量份数的原料：
特种聚酯多元醇树脂 10～26；
低聚物多元醇 20～32；
小分子多元醇 0～5；
多异氰酸酯 10～16；
催化剂 0.01～0.02；
溶剂 150～300；
其中，所述特种聚酯多元醇树脂为对苯二甲酸与乙二醇经酯化反应制得。
进一步的，所述特种聚酯多元醇树脂的分子量为250～1000。
进一步的，所述所述低聚物多元醇选自聚酯多元醇或聚醚多元醇中的一种或两种。
进一步的，所述所述的聚酯多元醇选自：聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸一缩二乙二醇酯二醇、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇、聚碳酸酯二醇或聚己内酯二醇；所述的聚醚多元醇选自聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚四氢呋喃二醇或聚四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇。
进一步的，所述所述小分子多元醇选自乙二醇、一缩二乙二醇、1,4-丁二醇、1，3-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷中的一种或多种复配。
进一步的，所述所述的多异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尓酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种复配。
进一步的，所述所述的溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、丁酮、丙酮、醋酸乙酯、醋酸甲酯、醋酸丁酯、碳酸二甲酯、甲苯、二甲苯中的两种或两种以上的复配。
另外本发明还公开了该低成本高硬度聚氨酯硬挺剂浆料的制备方法，具体的通过如下步骤制成：
（1）初混，在反应设备中按照质量份数比首先加入溶剂，然后再加入特种聚酯多元醇树脂、低聚物多元醇和小分子多元醇，在搅拌情况下加入多异氰酸酯；
（2）预聚体制备，升温至60-80℃反应2～3小时，然后加入催化剂反应保温60-80℃反应1～2小时，得到聚氨酯预聚体；
（3）固含量调整，加入溶剂调整预聚体达到预期的固含量，同时降温至40℃以下即获得低成本高硬度聚氨酯硬挺剂浆料，后续包装出料。
同时本发明还公开了该低成本高硬度聚氨酯硬挺剂浆料的应用，其特征在于：应用于制备双组份聚氨酯胶粘剂，具体的该双组份聚氨酯胶粘剂通过权利要求1-7任意一项所述的低成本高硬度聚氨酯硬挺剂浆料与以-NCO为封端的多异氰酸酯固化剂混合得到。
本发明与现有技术相比具有多异氰酸酯用量更低、产品硬度高、性能好，使用特种聚酯多元醇树脂改变了聚氨酯软段与硬段的原有结构形式，特种聚酯在聚氨酯分子链段中充当一部分硬段，从而提高了聚氨酯硬挺剂浆料的整体硬度。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1：
将20gN,N-二甲基甲酰胺和10g醋酸乙酯投入到反应容器中，然后将26g分子量为500的对苯二甲酸乙二醇酯二醇、20g分子量为2000的己二酸乙二醇酯二醇投入到反应容器中，开动反应容器的搅拌器，然后将10份甲苯二异氰酸酯加入反应容器中，升温至60℃反应3小时，然后加入0.01g催化剂继续反应2小时得到聚氨酯预聚体，加入20gN,N-二甲基甲酰胺和100g醋酸乙酯调整至所需含量，降温至40℃以下包装出料。
实施例2：
将20gN,N-二甲基甲酰胺和10g醋酸乙酯投入到反应容器中，然后将1g分子量为500的对苯二甲酸乙二醇酯二醇、32g分子量为2000的己二酸乙二醇酯二醇和5g乙二醇投入到反应容器中，开动反应容器的搅拌器，然后将16份甲苯二异氰酸酯加入反应容器中，升温至70℃反应2.5小时，然后加入0.01g催化剂继续反应1.5小时得到聚氨酯预聚体，加入20gN,N-二甲基甲酰胺和150g醋酸乙酯调整至所需含量，降温至40℃以下包装出料。
实施例3：
将20gN,N-二甲基甲酰胺和10g醋酸乙酯投入到反应容器中，然后将20g分子量为500的对苯二甲酸乙二醇酯二醇、24g分子量为2000的己二酸乙二醇酯二醇和2g乙二醇投入到反应容器中，开动反应容器的搅拌器，然后将14份甲苯二异氰酸酯加入反应容器中，升温至70℃反应2.5小时，然后加入0.01g催化剂继续反应1.5小时得到聚氨酯预聚体，加入20gN,N-二甲基甲酰胺和200g醋酸乙酯调整至所需含量，降温至40℃以下包装出料。
实施例4：
将20gN,N-二甲基甲酰胺和10g醋酸乙酯投入到反应容器中，然后将11g分子量为250的对苯二甲酸乙二醇酯二醇、32g分子量为2000的己二酸乙二醇酯二醇和1.1g乙二醇投入到反应容器中，开动反应容器的搅拌器，然后将13份甲苯二异氰酸酯加入反应容器中，升温至70℃反应2.5小时，然后加入0.01g催化剂继续反应1.5小时得到聚氨酯预聚体，加入20gN,N-二甲基甲酰胺和250g醋酸乙酯调整至所需含量，降温至40℃以下包装出料。
实施例5：
将20gN,N-二甲基甲酰胺和10g醋酸乙酯投入到反应容器中，然后将15g分子量为250的对苯二甲酸乙二醇酯二醇、30g分子量为2000的己二酸乙二醇酯二醇投入到反应容器中，开动反应容器的搅拌器，然后将12份甲苯二异氰酸酯加入反应容器中，升温至80℃反应2小时，然后加入0.01g催化剂继续反应1小时得到聚氨酯预聚体，加入20gN,N-二甲基甲酰胺和150g醋酸乙酯调整至所需含量，降温至40℃以下包装出料。
实施例6：
将20gN,N-二甲基甲酰胺和10g醋酸乙酯投入到反应容器中，然后将16g分子量为1000的对苯二甲酸乙二醇酯二醇、20g分子量为2000的己二酸乙二醇酯二醇和3g乙二醇投入到反应容器中，开动反应容器的搅拌器，然后将12份甲苯二异氰酸酯加入反应容器中，升温至80℃反应2小时，然后加入0.01g催化剂继续反应1小时得到聚氨酯预聚体，加入20gN,N-二甲基甲酰胺和150g醋酸乙酯调整至所需含量，降温至40℃以下包装出料。
对比例1：
将20gN,N-二甲基甲酰胺和10g醋酸乙酯投入到反应容器中，然后将30g分子量为2000的己二酸乙二醇酯二醇和6g乙二醇投入到反应容器中，开动反应容器的搅拌器，然后将19份甲苯二异氰酸酯加入反应容器中，升温至80℃反应2小时，然后加入0.01g催化剂继续反应1小时得到聚氨酯预聚体，加入20gN,N-二甲基甲酰胺和150g醋酸乙酯调整至所需含量，降温至40℃以下包装出料。
对比例2：
将20gN,N-二甲基甲酰胺和10g醋酸乙酯投入到反应容器中，然后将34g分子量为2000的己二酸乙二醇酯二醇和3.5g乙二醇投入到反应容器中，开动反应容器的搅拌器，然后将12份甲苯二异氰酸酯加入反应容器中，升温至80℃反应2小时，然后加入0.01g催化剂继续反应1小时得到聚氨酯预聚体，加入20gN,N-二甲基甲酰胺和150g醋酸乙酯调整至所需含量，降温至40℃以下包装出料。
将实施例与对比例制备得到的硬挺剂应用到织物进行检测，具体检测如下：
撕破强度：将处理后织物分别沿经纬向剪成5cm×10cm长方形，在织物撕破强度仪上测撕破强度，每一块样品测3次，取平均值。
硬挺度：将处理后织物剪成2.5cm×20cm长方形，在硬挺度测试仪上测硬挺度，每一块样品测3次，取平均值。
具体测试结果如表1。
表1性能表征对比表
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE002
通过对比例1可见，在不使用本发明使用的特种聚酯多元醇树脂的前提下，要实现与实施例1-6近似的性能需要更多的多异氰酸酯原料，通过对比例2可见，若减少多异氰酸酯的使用量，会极大地降低产品的性能。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种低成本高硬度聚氨酯硬挺剂浆料，其特征在于包括如下质量份数的原料：
特种聚酯多元醇树脂 10～26；
低聚物多元醇 20～32；
小分子多元醇 0～5；
多异氰酸酯 10～16；
催化剂 0.01～0.02；
溶剂 150～300；
其中，所述特种聚酯多元醇树脂为对苯二甲酸与乙二醇经酯化反应制得。
2.根据权利要求1公开的一种低成本高硬度聚氨酯硬挺剂浆料，其特征在于：所述特种聚酯多元醇树脂的分子量为250～1000。
3.根据权利要求1公开的一种低成本高硬度聚氨酯硬挺剂浆料，其特征在于：所述低聚物多元醇选自聚酯多元醇或聚醚多元醇中的一种或两种。
4.根据权利要求3公开的一种低成本高硬度聚氨酯硬挺剂浆料，其特征在于：所述的聚酯多元醇选自：聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸一缩二乙二醇酯二醇、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇、聚碳酸酯二醇或聚己内酯二醇；所述的聚醚多元醇选自聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚四氢呋喃二醇或聚四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇。
5.根据权利要求1公开的一种低成本高硬度聚氨酯硬挺剂浆料，其特征在于：所述小分子多元醇选自乙二醇、一缩二乙二醇、1,4-丁二醇、1，3-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷中的一种或多种复配。
6.根据权利要求1公开的一种低成本高硬度聚氨酯硬挺剂浆料，其特征在于：所述的多异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尓酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种复配。
7.根据权利要求1公开的一种低成本高硬度聚氨酯硬挺剂浆料，其特征在于：所述的溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、丁酮、丙酮、醋酸乙酯、醋酸甲酯、醋酸丁酯、碳酸二甲酯、甲苯、二甲苯中的两种或两种以上的复配。
8.一种如权利要求1-7任意一项所述的低成本高硬度聚氨酯硬挺剂浆料的制备方法，其特征在通过如下步骤制成：
（1）初混，在反应设备中按照质量份数比首先加入溶剂，然后再加入特种聚酯多元醇树脂、低聚物多元醇和小分子多元醇，在搅拌情况下加入多异氰酸酯；
（2）预聚体制备，升温至60-80℃反应2～3小时，然后加入催化剂反应保温60-80℃反应1～2小时，得到聚氨酯预聚体；
（3）固含量调整，加入溶剂调整预聚体达到预期的固含量，同时降温至40℃以下即获得低成本高硬度聚氨酯硬挺剂浆料，后续包装出料。
9.一种低成本高硬度聚氨酯硬挺剂浆料的应用，其特征在于：应用于制备双组份聚氨酯胶粘剂，具体的该双组份聚氨酯胶粘剂通过权利要求1-7任意一项所述的低成本高硬度聚氨酯硬挺剂浆料与以-NCO为封端的多异氰酸酯固化剂混合得到。
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