[发明专利]一种反应型超支化水性聚氨酯薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯薄膜制备技术领域，特别涉及一种反应型超支化聚氨酯薄膜及其制备方法。

背景技术

20世纪60年代以来，溶剂型聚氨酯在涂料、胶黏剂、合成革等领域得到了广泛应用，但是溶剂型聚氨酯中含有的有机溶剂易燃易爆、易挥发、气味大，在使用过程中造成严重的空气污染。近年来，随着人们环保意识的不断增强，聚氨酯的水性化成了必然趋势。而传统水性聚氨酯乳液由于其分子结构为热塑性不交联或少交联的线性结构，所以产品性能不如溶剂型聚氨酯的性能好。目前，已有的水性聚氨酯的制备主要是采用外乳化法和自乳化法。外乳化法是在聚氨酯预聚体或其溶液中加入乳化剂，在剧烈搅拌下强制性地将其分散于水中，制成聚氨酯分散体或乳液。自乳化法是在聚氨酯分子链段中引入亲水基团，使其具有一定的亲水性，不加乳化剂，利用这些亲水基团使之乳化。这两种方法制备得到的水性聚氨酯，再作为原料制成薄膜时，主要存在以下缺点：成膜后加入的乳化剂或是自身链段上引入的亲水基团没有得到去除，这就导致成膜不耐溶剂、不耐干、不湿擦，牢度低。这也是目前水性聚氨酯不能大规模应用的直接原因。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种反应型超支化水性聚氨酯薄膜及其制备方法，以克服现有技术存在的因成膜强度低而无法大规模使用的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种反应型超支化水性聚氨酯薄膜的制备方法，包括下述步骤：

1）超支化聚氨酯乳化剂的制备：将多元醇与二异氰酸酯混合，在60℃～90℃下反应1～2h，然后加入聚乙二醇（PEG）在60℃～90℃下反应1～3h，其中多元醇与二异氰酸酯的摩尔比为1：1.05～1.3，聚乙二醇（PEG）加入的量为二异氰酸酯的物质的量的10%~60%，反应结束制得超支化聚氨酯乳化剂备用；

2）聚氨酯预聚体的制备：将二异氰酸酯与聚乙二醇按1：1.02～1.1的摩尔比进行混合，在60℃～90℃下反应1～3h，然后加入封端剂，封端剂的量为二异氰酸酯物质的量的15%-30%，然后在40℃～80℃下反应1～3h，得到聚氨酯预聚体备用；

3）反应型超支化水性聚氨酯乳液的制备：将上述超支化聚氨酯乳化剂与上述聚氨酯预聚体按2:1~1:6的摩尔比进行混合，加入去离子水调节固含量至30%～50%，得到反应型超支化水性聚氨酯乳液。

上述多元醇为丙三醇或三羟甲基丙烷。

上述二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）、甲苯二异氰酸酯（TDI）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）或六亚甲基二异氰酸酯（HDI）。

上述聚乙二醇（PEG）的相对分子质量为400、600、1000、2000、4000或8000。

上述封端剂为亚硫酸氢钠、苯甲酸、乙酰丙酮或乙酰乙酸乙酯。

利用上述所述制备方法制得的反应型超支化水性聚氨酯薄膜。

与现有技术相比，本发明的优点是：本发明在传统聚氨酯预聚体的合成基础上，引入超支化聚氨酯乳化剂，利用分子间相似相容的性质对聚氨酯预聚体进行乳化，可以在聚氨酯乳液成膜前作为乳化剂，使得整个聚氨酯体系得以乳化分散；在成膜后期利用超支化多官能团反应活性高的优点，使其作为扩链剂，从而解决不交联或少交联线型结构的问题。而且与传统水性聚氨酯相比，解决了成膜体系中含有大量乳化剂不耐干湿擦的缺点。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做详细说明。

实施例1：

首先将丙三醇与二苯基甲烷二异氰酸酯按1：1.05的摩尔比进行混合，在90℃下反应2h，然后加入二苯基甲烷二异氰酸酯物质的量的10%的聚乙二醇1000，在80℃下反应1h；再将聚乙二醇1000与二苯基甲烷二异氰酸酯按1：1.1的摩尔比进行混合，在70℃下反应1h，然后加入二苯基甲烷二异氰酸酯物质的量的30%亚硫酸氢钠，在40℃下反应2h。最后将上述两步得到的产物按2：1的摩尔比进行混合，加入去离子水调节成固含量30%的乳液，涂成厚度为0.7mm的涂层放入烘箱烘干，控制烘箱温度80℃，时间30min，得到反应型超支化聚氨酯薄膜。

实施例2：