[发明专利]一种水性聚氨酯树脂的制备工艺

说明书

技术领域：

本发明属于化工技术领域，涉及一种水性聚氨酯树脂的制备工艺。

技术背景：

传统的聚氨酯（英文名：Polyurethane Resin，缩写为PU），分子式C3H8N2O，它是指主链中含有氨基甲酸酯（酯(-NHCOO-)特征单元的一类高分子，通常由异氰酸酯（含有-NCO基团）与多元醇在溶剂和催化剂的作用下聚合而成，生产反应如下所示。

聚氨酯的力学性能具有很大的可调性，通过控制结晶的硬段和不结晶的软段之间的比例，聚氨酯可以获得不同的力学性能。因此其制品具有耐磨、耐温、密封、隔音、加工性能好、可降解等优点。聚氨酯还具有抗多种酸碱和有机溶剂腐蚀的性能，因此经常被用作橡胶制品在恶劣环境下的替代品。

传统聚氨酯制备方法：传统的聚氨酯为溶剂型聚氨酯，由多元醇、异氰酸酯、扩链剂聚合而成，由于分子中不含亲水基团，因此只能溶解于有机溶剂中。常用溶剂有DMF、甲苯、二甲苯、丙酮、丁酮、乙酸乙酯等，这些溶剂毒副作用大，不仅易造成环境污染，危害身体，而且易燃易爆，极易引发火灾等事故。

发明内容：

本发明针对现有技术存在的缺陷，提供一种水性聚氨酯树脂制备工艺。该生产工艺过程简单，原料利用率高，产品转化率高，未转化部分均回收利用，生产对环境和社会无负影响；制备工艺以去离子水为溶剂，采用节能设备，能耗减少，生产成本低；最终制备产品绿色环保，具有无毒、节能、成本低、安全、不污染环境等优点；可应用于皮革、合成革、纸张印刷和涂料生产等方面。

为此，本发明采取如下技术方案：

一种水性聚氨酯树脂制备工艺，由以下步骤实现：

a：预聚：常温常压下将质量份聚酯760-800份的多元醇，160-200份的二苯基甲烷二异氰酸酯和18-22份的二羟甲基丁酸用泵送入聚氨酯树脂反应釡，开启搅拌装置80-100℃搅拌物料3-5小时，获得预聚体；

b：回流：步骤a预聚体中加入质量份80-110份的乙酸乙酯，20-40份的丙酮，50-70℃的条件下回流反应3-5小时；

c：中和反应：之后测异氰酸根含量达3-5％时，降温到50°C以下，加入质量份8-12份的三乙胺中和；

d：分散乳化、扩链反应：中和后，保持50℃以下低温环境，15-30min内加质量份900-1100份的去离子水乳化，使预聚体在剪切力作用下分散于水中，再用质量份8-12份的乙二胺、在水中进行扩链，快速促进链增长反应，生成高分子量的水性聚氨酯，当聚合物粘度达到2000-3000mPa·s时，加质量份18-22份得异丙醇终止链增长；

e：成品包装：扩链反应结束后，向反应釡夹套中通入冷却水冷却物料到35-45℃，开启氮气控制阀向反应釡内通入氮气，将物料压入包装桶内包装即成成品聚氨酯树脂；包装时将物料通过不锈钢滤网过滤杂质。

本发明制备工艺过程简单，原料利用率高，产品转化率高达99％以上，未转化部分99％以上均回收利用，生产对环境和社会无负影响；制备工艺以去离子水为溶剂，采用节能设备，能耗减少，生产成本降低；最终制备产品绿色环保，具有无毒、节能、成本低、安全、不污染环境等优点；其中制备过程中分散乳化保持在低温环境进行，是为了降低-NCO与水反应活性。

进一步的，所述反应釡上设置冷凝器，冷凝器设置连接排放管和接收桶。保证废气收集处理。

进一步地，所述水性聚氨酯树脂制备扩链反应后多余溶剂采用真空泵抽取。回收多余溶剂，并采用冷凝器冷凝后重新利用，提高原料利用率。

本发明的有益效果：

本发明制备工艺以去离子水代替有机溶剂，采用节能设备，能耗减少，生产成本降低；生产工艺简单，原料利用率高，产品转化率高达99％以上，未转化部分99％以上均回收利用，生产对环境和社会无负影响；产品绿色环保，具有无毒、节能、成本低、安全、不污染环境等优点。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

一种水性聚氨酯树脂制备工艺，其特征在于，由以下步骤实现：

a：预聚：常温常压下将质量份聚酯760份的多元醇，160份的二苯基甲烷二异氰酸酯和18份的二羟甲基丁酸用泵送入聚氨酯树脂反应釡，开启搅拌装置80-100℃搅拌物料3小时，获得预聚体；

b：回流：步骤a预聚体中加入质量份80份的乙酸乙酯，20份的丙酮，在50-70℃的条件下回流反应3小时；