[发明专利]水性聚氨酯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于皮革助剂技术领域，尤其涉及一种水性聚氨酯及其制备方法。

背景技术

水性聚氨酯是以水为分散介质的聚氨酯体系，也称水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯。与溶剂型聚氨酯相比，具有不燃、气味小、节能、操作方便等优点，广泛用作皮革涂饰剂、涂料和粘合剂等。

目前水性聚氨酯一般采用常规的丙酮法或预聚体法制备，在其生产过程中一般需要采用有机溶剂降低反应体系的粘度或作为助溶剂，以保证反应的顺利进行；这些有机溶剂中，有些如N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺等，沸点较高，难以从得到的聚氨酯乳液中脱除；有些如丙酮、丁酮、甲苯等，虽然沸点较低，但易被得到的聚氨酯乳液粒子包覆，真空脱除后依然存在残留，从而在皮革使用过程中对环境造成污染，使其不能满足环保性的要求。如公开号为101003613A的中国专利文献公开了一种二苯甲烷二异氰酸酯基水性聚氨酯分散液的制备方法，其将聚酯二醇、聚醚二醇或聚碳酸酯二醇和二羟甲基丙酸加入到反应器中，在室温搅拌下加入二苯甲烷二异氰酸酯和惰性异氰酸酯，加入丙酮后加热至丙酮回流温度反应，再加入1，4-丁二醇，在丙酮的回流温度下继续反应，降至室温，加入三乙胺中和二羟基甲基丙酸，室温下搅拌5～30min后，滴加去离子水和哌嗪，强烈搅拌10min～30min后，加热至丙酮回流温度反应，升温减压脱除丙酮后得到水性聚氨酯分散液。

现有技术公开了多种不含有机溶剂的聚氨酯的制备方法，如公开号为CN1995086A的中国专利文献公开了一种水性无毒可降解聚氨酯弹性体的制备方法，该方法首先将聚合物二元醇、二异氰酸酯和催化剂混合，预聚反应45～120min；加入第一低分子量扩链剂扩链反应100～240min；强力搅拌条件下加入水和第二低分子量扩链剂进行乳化和扩链，同时以KOH或NaOH为中和剂，乳化后即可得到水性聚氨酯分散液，成型后得到聚氨酯弹性体，该方法在不使用有机溶剂，不会造成环境污染，但其直接加水到预聚体中、通过强力搅拌的方式实现乳化分散，制备得到的乳液粒径大、不稳定，易发生沉淀、分层，不利于使用。公开号为CN101759843A的中国专利文献公开了一种水性无毒阴离子聚氨酯的制备方法，其首先将二环己基甲烷二异氰酸酯、脂肪族聚合二元醇、含亲水基团的DMBA和催化剂混合预聚，得到预聚体，再加入含有中和剂的去离子水中和并乳化，最后加入二胺类扩链剂，继续乳化、扩链后得到水性聚氨酯，该方法不使用有机溶剂，不会造成环境污染，但是该方法使用小分子二元胺作为扩链剂进行乳液扩链，会使树脂成膜的硬度增加，柔顺性下降，在皮革上涂饰后有明显的塑料感，不能达到汽车革涂饰的性能指标。同时，该方法在乳化分散后再进行中和，中和效果较差，得到的乳液胶束的粒径较大，易发生沉淀、分层，不利于使用。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种水性聚氨酯及其制备方法，本发明提供的水性聚氨酯乳液不含有机溶剂，绿色环保；其粒径较小，具有良好的稳定性；其成膜柔顺性较好，适用于皮革涂饰。

本发明提供了一种水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：

a)将脂肪族二异氰酸酯、脂肪族多元醇、二羟甲基丙酸和催化剂混合，反应后得到预聚体；

b)向所述步骤a)得到的预聚体中加入中和剂，搅拌反应后得到中间产物；

c)向所述步骤b)得到的中间产物中加入水和扩链剂，搅拌、分散后得到水性聚氨酯，所述扩链剂为聚氧化乙烯多元胺或聚氧化丙烯多元胺。

优选的，所述步骤c)中，所述扩链剂的数均分子量为400～1000。

优选的，所述扩链剂为聚氧化丙烯二元胺或聚氧化丙烯三元胺。

优选的，所述步骤a)具体包括：

a1)将脂肪族二异氰酸酯、脂肪族多元醇和催化剂混合，反应后得到第一预聚体；

a2)向所述步骤a1)得到的第一预聚体中加入二羟甲基丙酸，继续反应后得到预聚体。