[发明专利]一种环氧聚氨酯乳液的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于精细化学品及其制备技术领域，特别涉及一种水性环氧聚氨酯乳液及其制备方法。

背景技术

聚氨酯被广泛应用于涂料、纺织印染、造纸等工业领域。目前多数水性聚氨酯的合成是采用内乳化的方法，在制备聚氨酯的过程中，引入亲水成分，如羧基(-COO-)或磺酸基(-SO₃－)等合成的。这些亲水基团的存在使得单组份水性聚氨酯涂料的耐水性、耐化学性和机械性能等无法与溶剂型聚氨酯相媲美，为了扩大水性聚氨酯的应用范围，必须通过交联改性的方法提高聚氨酯性能，包括采用多功能度反应原料，有机硅氧烷和多异氰酸酯等。

环氧树脂具有高模量、高强度和耐化学腐蚀性等优点，其结构中含有羟基和活泼的环氧基团，容易发生反应；它的引入会使聚氨酯产生一定程度的交联，形成网状结构，对聚氨酯涂膜的力学、耐水性能等有较大改善。环氧树脂改性水性聚氨酯主要是利用环氧树脂的-OH和-NCO发生反应，以及环氧树脂中环氧基的开环反应将环氧树脂的高耐性、高粘接性及高强度引入到聚氨酯树脂中，获得的改性树脂综合了两者的优点，在胶粘剂、涂料等领域有着巨大的应用潜力。但单纯用环氧树脂改性聚氨酯也存在乳化困难，环氧基的引入数量有限等缺点，难以推广应用。

发明内容

本发明提供了一种环氧聚氨酯乳液的制备方法，提高聚氨酯树脂的耐水性、粘结性，以及强度，在胶粘剂、涂料等领域有着巨大的应用潜力。

为实现上述目的，本发明提供了一种环氧聚氨酯乳液的制备方法，（1）制备缩水甘油醚型多羟基化合物中间体：将多羟基化合物与环氧氯丙烷在催化剂作用下反应，并用NaOH闭环，在多羟基化合物上引入环氧基，其中，多羟基化合物指羟基官能度≥3；（2）制备环氧改性水性聚氨酯：按质量份数计，将融溶的二元醇15-22份与二异氰酸酯17-25份在80-90℃进行聚合反应，反应时间为2-5h，接着加入1-6份缩水甘油醚型多羟基化合物中间体用作水性聚氨酯的扩链剂、1-4份羧酸盐型扩链剂和0-1份交联剂，在60-80℃反应2-5h，再调解体系pH为7.0~8.0，最后搅拌下加入温度为0-40℃去离子水，得固含量为25%的乳白色泛蓝光乳液A。

作为本发明的优选实施例，所述多羟基化合物为季戊四醇、三羟甲基丙烷、丙三醇、间苯三酚中的一种；

作为本发明的优选实施例，所述催化剂为BF₃-乙醚络合物、SnCl₂、AlCl₃、H₂SO₄中的一种；

作为本发明的优选实施例，所述多羟基化合物与环氧氯丙烷的摩尔比为1:1~1:2，ＮaOH与环氧氯丙烷为等摩尔比；

作为本发明的优选实施例，所述缩水甘油醚型多羟基化合物中间体的制备方法为：将多羟基化合物与催化剂搅拌均匀后将反应液预热至40℃，搅拌下将环氧氯丙烷在30min内滴加到上述反应液中，反应4h后，加入NaOH闭环，最后，减压蒸馏除去反应生成的水，即得中间体；

作为本发明的优选实施例，所述二元醇为聚醚二元醇或聚酯二元醇，聚醚二元醇和聚酯二元醇数均为相对分子质量为1000，聚醚二元醇为聚氧化丙烯二元醇或聚四氢呋喃醚二元醇；聚酯二元醇为聚己内酯二元醇、聚碳酸酯二元醇或聚己二酸丁二醇酯二元醇；

作为本发明的优选实施例，所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或几种的混合物；

作为本发明的优选实施例，所述羧酸盐型扩链剂为二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸；

作为本发明的优选实施例，所述有机碱为三甲胺、三乙胺或三乙醇胺。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：本发明在多羟基化合物上引入环氧基，提高交联密度，进而使得聚氨酯的耐水性和力学性能均得到提高。

具体实施方式

实施例一：

1)中间体的制备：在250mL三口烧瓶中将丙三醇与BF₃-乙醚络合物搅拌均匀并将反应液预热至40℃，搅拌下将环氧氯丙烷在30min内滴加至反应液中，反应4h，然后加入固体NaOH反应1h，最后减压蒸馏除去反应生成的水，即得中间体，备用，其中，所述丙三醇与环氧氯丙烷的摩尔比为1∶1，所述氢氧化钠与环氧氯丙烷为等摩尔；