水性聚氨酯樹脂及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水性聚氨酯樹脂及其制備方法和應(yīng)用，水性聚氨酯樹脂，其特征在于，原料包括聚合物多元醇、二異氰酸酯、催化劑、小分子擴(kuò)鏈劑、親水?dāng)U鏈劑、有機(jī)溶劑、有機(jī)胺和水，所述的親水?dāng)U鏈劑為C2～C6的氨基酸。本發(fā)明采用氨基酸作為親水?dāng)U鏈劑，可以實(shí)現(xiàn)低溫反應(yīng)，產(chǎn)品更環(huán)保，由生物相容性好，用其作為合成革，真皮感更強(qiáng)。
【專利說明】水性聚氨酯樹脂及其制備方法和應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種聚氨酯樹脂及其制備方法和應(yīng)用，具體而言涉及一種水性聚氨酯 樹脂及其制備方法和應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002] 水性聚氨酯是以水代替有機(jī)溶劑作為分散介質(zhì)的新型聚氨酯體系，水性聚氨酯 以水為溶劑，無污染、安全可靠、機(jī)械性能優(yōu)良、相容性好、易于改性等優(yōu)點(diǎn)，故可廣泛應(yīng)用 于涂料、膠粘劑、織物涂層與整理劑、皮革涂飾劑、紙張表面處理劑和纖維表面處理劑。
[0003]傳統(tǒng)的水性聚氨酯樹脂主要采用二羥甲基丙酸（DMPA)作為親水試劑，而DMPA本 身由于熔點(diǎn)太高，在聚氨酯體系中溶解度很小，采用DMPA熔融添加入聚氨酯體系中，耗能 十分高，故一般不采用。
[0004]目前，應(yīng)用較多的是固體粉末直接投入添加，但其在聚氨酯體系中溶解度較差而 阻礙其反應(yīng)速度，往往采用甲基吡咯烷酮（NMP)作為溶劑先溶解DMPA再進(jìn)行反應(yīng)，甲基吡 咯烷酮屬于毒性物質(zhì)，會(huì)作為有毒物質(zhì)殘留在產(chǎn)品中，且會(huì)增加產(chǎn)品的V0C含量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種水性聚氨酯樹脂及其制備方法和應(yīng)用，以克服現(xiàn)有技術(shù) 存在的缺陷，滿足相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展的需要。
[0006]-種水性聚氨酯樹脂，原料包括聚合物多元醇、二異氰酸酯、催化劑、小分子擴(kuò)鏈 齊IJ、親水?dāng)U鏈劑、有機(jī)溶劑、有機(jī)胺和水，所述的親水?dāng)U鏈劑為重量濃度為C2?C6的氨基酸 水溶液，優(yōu)選的為5?30%的C2?C6的氨基酸水溶液。
[0007]換句話說，所述的水性聚氨酯樹脂，由包括上述的原料制備得到的。
[0008]所述水性聚氨酯樹脂的制備方法，包括如下步驟：
[0009] (1)將二異氰酸酯與聚合物多元醇在催化劑存在下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為1?3小 時(shí)，反應(yīng)溫度為70?90°C，然后加入小分子擴(kuò)鏈劑，在60?80°C反應(yīng)1?2小時(shí)，獲得聚 氨酯預(yù)聚體；
[0010] 所述聚合物多元醇選自聚酯多元醇，例如己二酸型聚酯多元醇、苯酐型聚酯多元 醇、聚己內(nèi)酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、二聚酸聚酯多元醇、聚乳酸；聚合物多元醇還可以選 自聚醚多元醇、聚醚-酯多元醇；
[0011] 所述的聚酯多元醇合成原料中的小分子醇包括乙二醇、丙二醇、1，3-丙二醇、 2_甲基_1，3-丙_醇、2,2- _乙基-1，3-丙_醇、2-甲基丁基-1，3-丙_醇、2 -乙 基 _2- 丁基-1，3-丙_醇、2-乙基異丁基-1，3 -丙_醇、1，3- 丁_醇、1，4- 丁_醇、1， 5_戊二醇，3-甲基-1，5-戊二醇、2, 2,4-三甲基-1，3-戊二醇、新戊二醇、1，6-己二醇、1， 4-環(huán)己烷二甲醇、二乙二醇、三乙二醇、二丙二醇、三丙二醇；
[0012] 在一些實(shí)施例中，所述的聚酯多元醇為聚己二酸戊二醇酯二醇，聚己二酸丁二醇 酯二醇，聚己二酸二乙二醇酯二醇，聚己二酸己二醇酯二醇。
[0013] 所述的聚醚多元醇為聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氫呋喃醚二醇中的至少一種；
[0014] 聚合物多元醇的數(shù)均分子量為500?4000,優(yōu)選1500?2500,最優(yōu)選2000。
[0015] 所述二異氰酸酯為脂肪族二異氰酸酯，優(yōu)選1，6_六亞甲基二異氰酸酯（HDI)、異 佛爾酮二異氰酸酯（IPDI)、4,4'_二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯（HMDI)中的至少一種；
[0016] 所述催化劑為鉍鋅復(fù)合類催化劑，如市售的領(lǐng)先化學(xué)Bicat1808 ;
[0017] 所述小分子擴(kuò)鏈劑選自脂肪二元醇及其縮合物，例如乙二醇、丙二醇、1，3_丙二 醇、2-甲基-1，3-丙_醇、2, 2- _乙基_1，3-丙_醇、2-甲基丁基-1，3 -丙_醇、2-乙 基 _2- 丁基-1，3-丙_醇、2-乙基異丁基-1，3 -丙_醇、1，3- 丁_醇、1，4- 丁_醇、1， 5_戊二醇，3-甲基-1，5-戊二醇、2, 2,4-三甲基-1，3-戊二醇、新戊二醇、1，6-己二醇、1， 4-環(huán)己烷二甲醇、二乙二醇、三乙二醇、二丙二醇、三丙二醇；所述小分子擴(kuò)鏈劑也可以為 醇胺，例如乙醇胺、二乙醇胺、甲基二乙醇胺；
[0018] (2)用有機(jī)溶劑稀釋所述預(yù)聚體至粘度5000CPS以下，加入重量濃度為5?30% 的C2?C6的氨基酸水溶液，優(yōu)選的，為濃度5?30%的C2?C4的氨基酸水溶液，20? 35°C反應(yīng)0. 5?1小時(shí)，加入有機(jī)胺中和；優(yōu)選的氨基酸為乙氨酸、天冬氨酸、絲氨酸、亮氨 酸、賴氨酸、谷氨酸、半胱氨酸中至少一種；
[0019] 所述有機(jī)溶劑選自丙酮、丁酮、甲基異丁酮、乙酸乙酯、乙二醇二甲醚或乙酸甲氧 基丙酯，優(yōu)選丙酮；
[0020] 上述C2?C6的氨基酸為親水?dāng)U鏈劑；
[0021] 所述有機(jī)胺優(yōu)選為三乙胺；
[0022] (3)在步驟（2)的產(chǎn)物中，20?35°C下，加入水，攪拌分散，然后從體系中收集重量 固體含量為15?40%的聚氨酯分散液，即為所述的水性聚氨酯樹脂；
[0023] 本發(fā)明對(duì)所述收集方法沒有特別的限制，可為本領(lǐng)域任一常規(guī)的方法，如將加水、 攪拌分散后的物料，旋蒸脫出溶劑即可；
[0024] 步驟⑴?步驟（3)中，各個(gè)組分的重量份數(shù)用量為：
[0025]

【權(quán)利要求】
1. 水性聚氨酯樹脂，其特征在于，原料包括聚合物多元醇、二異氰酸酯、催化劑、小分子 擴(kuò)鏈劑、親水?dāng)U鏈劑、有機(jī)溶劑、有機(jī)胺和水，所述的親水?dāng)U鏈劑為C2?C6的氨基酸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性聚氨酯樹脂，其特征在于，氨基酸為乙氨酸、天冬氨酸、 絲氨酸、亮氨酸、賴氨酸、谷氨酸或半胱氨酸。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性聚氨酯樹脂，其特征在于，所述聚合物二元醇選自聚酯 多元醇，聚醚多元醇、聚醚-酯多元醇； 所述二異氰酸酯為脂肪族二異氰酸酯； 所述小分子擴(kuò)鏈劑選自乙二醇、丙二醇、1，3-丙二醇、2-甲基-1，3-丙二醇、2, 2-二 乙基_1，3-丙_醇、2-甲基丁基-1，3 -丙_醇、2-乙基丁基-1，3-丙_醇、2-乙 基-2-異丁基-1，3-丙二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇，3-甲基-1，5-戊二 醇、2, 2,4-三甲基-1，3-戊二醇、新戊二醇、1，6-己二醇、1，4-環(huán)己烷二甲醇、二乙二醇、三 乙二醇、二丙二醇、三丙二醇、乙醇胺、二乙醇胺、甲基二乙醇胺中的至少一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的水性聚氨酯樹脂，其特征在于，所述的聚酯多元醇為己二酸 型聚酯多元醇、苯酐型聚酯多元醇、聚己內(nèi)酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、二聚酸聚酯多元醇、 聚乳酸中至少一種；所述的聚醚多元醇為聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氫呋喃醚二醇中的至 少一種；所述脂肪族二異氰酸酯為1，6_六亞甲基二異氰酸酯（HDI)、異佛爾酮二異氰酸酯 (IPDI)、4, 4'-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯（HMDI)中的至少一種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的水性聚氨酯樹脂，其特征在于，所述的聚酯多元醇所述的聚 酯多元醇的原料中的小分子醇選自乙二醇、丙二醇、1，3-丙二醇、2-甲基-1，3-丙二醇、2， 2- _乙基_1，3-丙_醇、2-甲基丁基-1，3 -丙_醇、2-乙基丁基-1，3-丙_醇、 2-乙基-2-異丁基-1，3-丙二醇、1，3- 丁二醇、1，4- 丁二醇、1，5-戊二醇，3-甲基-1，5-戊 二醇、2, 2,4-三甲基-1，3-戊二醇、新戊二醇、1，6-己二醇、1，4-環(huán)己烷二甲醇、二乙二醇、 三乙二醇、二丙二醇或三丙二醇。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1任一項(xiàng)所述的水性聚氨酯樹脂，其特征在于，所述的聚合物二元醇 的數(shù)均分子量為500?4000。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的水性聚氨酯樹脂，其特征在于，各個(gè)組分的重量份 數(shù)用量為：
8. 水性聚氨酯樹脂的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 將二異氰酸酯與聚合物二元醇在催化劑存在下進(jìn)行反應(yīng)，然后加入小分子擴(kuò)鏈劑 反應(yīng)，獲得聚氨酯預(yù)聚體； (2) 將所述預(yù)聚體用有機(jī)溶劑稀釋，加入重量濃度為5?30 %的C2?C6的氨基酸水 溶液，加入有機(jī)胺中和； (3) 在步驟（2)的產(chǎn)物中，加入水，分散，然后從體系中收集所述的水性聚氨酯樹脂。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，步驟（1)中，反應(yīng)時(shí)間為1-3小時(shí)，反應(yīng)溫 度為70-90°C，然后加入小分子擴(kuò)鏈劑，在60-80°C反應(yīng)1-2小時(shí)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，步驟（2)中，加入重量濃度為5?30 % 的C2-C4的氨基酸水溶液，20?35°C反應(yīng)0. 5-1小時(shí)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，氨基酸為乙氨酸、天冬氨酸、絲氨酸、亮 氨酸、賴氨酸、谷氨酸或半胱氨酸。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8?11任一項(xiàng)所述方法制備的水性聚氨酯樹脂。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性聚氨酯樹脂的應(yīng)用，其特征在于，用于制備合成革、真 皮表面涂飾劑、膠粘劑或涂料。 14. C2?C6的氨基酸在制備水性聚氨酯樹脂中的應(yīng)用。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的應(yīng)用，其特征在于，所述氨基酸為乙氨酸、天冬氨酸、絲氨 酸、亮氨酸、賴氨酸、谷氨酸或半胱氨酸。
【文檔編號(hào)】C08G18/66GK104387547SQ201410663562
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月19日
【發(fā)明者】蔣紅梅, 楊勁松, 侍榮, 唐勁松 申請(qǐng)人:上海華峰新材料研發(fā)科技有限公司