一種高硬度水溶性聚氨酯樹脂的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及水溶性聚氨酯樹脂技術領域，尤其涉及一種高硬度水溶性聚氨酯樹脂的制備方法。
【背景技術】
[0002]聚氨酯，即聚氨基甲酯，是分子鏈中含有重復氨基甲酯(-NHC00-)結構的高分子材料的總稱。聚氨酯一般由二異氰酸酯和二元醇或多元醇為基本材料經過加聚反應而成，根據原料的官能團數不同，可以制成線性或體形結構的聚合物，其具有良好的力學性能、粘結性能及耐磨性等，在各領域得到了廣泛應用。
[0003]傳統(tǒng)的聚氨酯一般為溶劑型，其揮發(fā)性有機化合物排放大，對環(huán)境污染較為嚴重。隨著環(huán)保法規(guī)的日益嚴格和人們環(huán)保意識的逐漸增強，水性聚氨酯取代溶劑性產品已成為人們研究的重點。水性聚氨酯具有優(yōu)異的物理機械性能，不含或含少量可揮發(fā)的有機物，生產施工安全，對環(huán)境及人體基本無害，符合環(huán)保要求。
[0004]現在普遍使用的制備方法為內乳化法，即在聚氨酯分子鏈上引入一些親水性基團，使聚氨酯分子具有一定的親水性，然后在高速分散下，憑借這些親水基團使其自發(fā)地分散于水中，從而得到水性聚氨酯。然而親水性基團的引入在提高聚氨酯親水性的同時卻降低了它的耐水性和硬度。

【發(fā)明內容】

[0005]基于【背景技術】存在的技術問題，本發(fā)明提出了一種高硬度水溶性聚氨酯樹脂的制備方法，所得高硬度水溶性聚氨酯樹脂具有高硬度和優(yōu)異的耐水性能，而且成膜速度快，潤濕性好，附著力強。
[0006]本發(fā)明提出的一種高硬度水溶性聚氨酯樹脂的制備方法，包括以下步驟:
[0007]S1、將對苯二甲酸酐聚酯二元醇和聚壬二酸-2-甲基-1，3-丙二醇酯二醇升溫熔融，保溫，接著真空脫水得到物料A ;
[0008]S2、將苯二亞甲基二異氰酸酯加入物料A中，升溫，保溫，降溫后加入1，6-己二醇、季戊四醇和N-甲基吡咯烷酮，再加入環(huán)烷酸鋅，升溫，保溫，得到物料B ;
[0009]S3、將物料B降溫后，再滴加含三乙醇胺和N- 丁基二乙醇胺的混合溶液，升溫，保溫得到物料C ;
[0010]S4、向物料C中滴加丙酸進行中和后，真空蒸餾得到高硬度水溶性聚氨酯樹脂。
[0011]優(yōu)選地，SI中，對苯二甲酸酐聚酯二元醇和聚壬二酸-2-甲基-1，3-丙二醇酯二醇的重量比為40?55:15?22。
[0012]優(yōu)選地，SI中，升溫熔融的溫度為120?150°C，保溫時間為2?4h。
[0013]優(yōu)選地，對苯二甲酸酐聚酯二元醇和苯二亞甲基二異氰酸酯、1，6-己二醇、季戊四醇、N-甲基吡咯烷酮、環(huán)烷酸鋅的重量比為40?55:36?40:9?12:3?5:25?35:0.2 ?0.4o
[0014]優(yōu)選地，S2中，將苯二亞甲基二異氰酸酯加入物料A中，升溫至85?95°C，保溫3?5h，降溫至40?50°C后加入1，6-己二醇、季戊四醇和N-甲基吡咯烷酮，再加入環(huán)烷酸鋅，升溫至82?85°C，保溫3?5h，得到物料B。
[0015]優(yōu)選地，S3中，混合溶液的溶劑為N-甲基吡咯烷酮。
[0016]優(yōu)選地，三乙醇胺、N-丁基二乙醇胺、N-甲基吡咯烷酮和環(huán)烷酸鋅的重量比為3?6:4 ?5: 15 ?20:0.2 ?0.4
[0017]優(yōu)選地，S3中，將物料B降溫至30?40°C后，再滴加含三乙醇胺和N-丁基二乙醇胺的混合溶液，滴加時間為3?6h，升溫至60?80°C，保溫2?4h得到物料C。
[0018]優(yōu)選地，三乙醇胺、丙酸、水的重量比為3?6:5?7:340?360。
[0019]由于同等條件下對苯二甲酸酐聚酯二元醇合成的水性聚氨酯膠膜硬度較高，本發(fā)明采用高硬度的對苯二甲酸酐聚酯二元醇為軟段，陰陽離子混合親水擴鏈劑，分段逐步聚合的方式合成了硬度高，附著力強，封閉性好，抗?jié)B油和抗色素滲出性能優(yōu)越，耐水性好的水溶性聚氨酯樹脂。
[0020]另外為了克服陽離子水性聚氨酯生產過程中容易暴聚凝膠的缺陷，本發(fā)明創(chuàng)造性地采用陽離子聯用和兩種陽離子親水擴聯劑聯用的方法控制反應速度，并提高乳液的穩(wěn)定性和固含量。
[0021]與現有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0022]I)本發(fā)明硬度高，附著力強，封閉性好，抗?jié)B油和抗色素滲出性能優(yōu)越，耐水性好;
[0023]2)本發(fā)明潤濕性好，不需要額外添加潤濕劑，防止?jié)櫇駝B油性的影響；
[0024]3)本發(fā)明成膜速度快，漆膜透明，鉛筆硬度達H?2H，耐水48h無異常，附著力為O級；
[0025]4)本發(fā)明滲透性強，抗?jié)B油性好，漆膜表面與其他樹脂相容性好；
[0026]5)本發(fā)明制備方法工藝穩(wěn)定，反應易于控制，生產風險小。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明提出的一種高硬度水溶性聚氨酯樹脂的制備方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0028]如圖1所示，圖1為本發(fā)明提出的一種高硬度水溶性聚氨酯樹脂的制備方法的流程不意圖。
[0029]參照圖1，本發(fā)明提出的一種高硬度水溶性聚氨酯樹脂的制備方法，包括以下步驟:
[0030]S1、將對苯二甲酸酐聚酯二元醇和聚壬二酸-2-甲基-1，3-丙二醇酯二醇升溫熔融，保溫，接著真空脫水得到物料A ;
[0031]S2、將苯二亞甲基二異氰酸酯加入物料A中，升溫，保溫，降溫后加入1，6-己二醇、季戊四醇和N-甲基吡咯烷酮，再加入環(huán)烷酸鋅，升溫，保溫，得到物料B ;
[0032]S3、將物料B降溫后，再滴加含三乙醇胺和N- 丁基二乙醇胺的混合溶液，升溫，保溫得到物料C ;
[0033]S4、向物料C中滴加丙酸進行中和后，真空蒸餾得到高硬度水溶性聚氨酯樹脂。
[0034]下面，通過具體實施例對本發(fā)明的技術方案進行詳細說明。
[0035]實施例1
[0036]本發(fā)明提出的一種高硬度水溶性聚氨酯樹脂的制備方法，包括以下步驟:
[0037]S1、按重量份將40份對苯二甲酸酐聚酯二元醇和22份聚壬二酸_2_甲基_1，3_丙二醇酯二醇升溫至120°C，保溫4h，接著真空脫水得到物料A ;
[0038]S2、將36份苯二亞甲基二異氰酸酯加入物料A中，升溫至95°C，保溫3h，降溫至50°C后加入9份1，6-己二醇、5份季戊四醇和25份N-甲基吡咯烷酮，再加入0.4份環(huán)烷酸鋅，升溫至82°C，保溫5h，得到物料B ;
[0039]S3、將物料B降溫至30°C后，再滴加含三乙醇胺和N- 丁基二乙醇胺的混合溶液，其中混合溶液包括:6份三乙醇胺、4份N- 丁基二乙醇胺和20份N-甲基吡咯烷酮，滴加時間為3h，升溫至80°C，保溫2h得到物料C ;
[0040]S4、向物料C中滴加6份丙酸進行中和后，真空蒸餾得到高硬度水溶性聚氨酯樹脂。
[0041]實施例