[发明专利]一种二异氰酸酯、聚氨酯预聚体、聚氨酯预聚体的制备方法和水性聚氨酯

说明书

技术领域

本申请涉及聚氨酯领域，尤其涉及一种二异氰酸酯、聚氨酯预聚体、聚氨酯预聚体的制备方法和水性聚氨酯。

背景技术

聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯，是主链上含有重复氨基甲酸酯基团的大分子化合物的统称，而水性聚氨酯则是指以水代替有机溶剂作为分散介质制成的聚氨酯体系。水性聚氨酯可广泛应用于涂料、胶粘剂、织物涂层与整理剂、皮革涂饰剂、纸张表面处理剂和纤维表面处理剂，已替代有机溶剂型聚氨酯成为聚氨酯工业发展的重要方向。

水性聚氨酯的整个制备过程主要分为两个阶段：首先，由低聚物二醇、水性单体和二异氰酸酯通过溶液逐步聚合，生成水性聚氨酯预聚体；然后，预聚体在水中分散，得到水性聚氨酯。

在制备水性聚氨酯的过程中，预聚体的制备是其最为重要的工序，预聚体的性能指标对水性聚氨酯制品有直接影响。目前制备的预聚体存在着分子链亲水性差、软段比例低等问题，从而造成最终制得的水性聚氨酯制品存在着乳液粒径大、储存稳定性差和成膜后的柔软性差的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种二异氰酸酯、聚氨酯预聚体、聚氨酯预聚体的制备方法和水性聚氨酯，本发明提供的水性聚氨酯的乳液粒径小、稳定性高，且其成膜后具有良好的柔软性。

本发明提供了一种二异氰酸酯，具有式(I)结构：

式(I)中，Q为HDI三聚体去掉3个-N＝C＝O剩余的残基或IPDI三聚体去掉3个-N＝C＝O剩余的残基；n为聚合度。

优选的，8≤n≤25。

本发明提供了一种聚氨酯预聚体，包括式(II)所示结构的重复单元：

式(II)中，R为端羟基聚合物去掉2个端羟基剩余的残基，Q为HDI三聚体去掉3个-N＝C＝O剩余的残基或IPDI三聚体去掉3个-N＝C＝O剩余的残基；n为聚合度。

优选的，所述R为聚丙二醇去掉2个端羟基剩余的残基、聚己内酯二元醇去掉2个端羟基剩余的残基、聚碳酸酯二元醇去掉2个端羟基剩余的残基或聚四氢呋喃醚二元醇去掉2个端羟基剩余的残基。

本发明提供了一种聚氨酯预聚体的制备方法，包括以下步骤：

上述技术方案所述的二异氰酸酯与端羟基聚合物混合反应，得到聚氨酯预聚体；

所述聚氨酯预聚体包括式(II)所示结构的重复单元：

式(II)中，R为端羟基聚合物去掉2个端羟基剩余的残基，Q为HDI三聚体去掉3个-N＝C＝O剩余的残基或IPDI三聚体去掉3个-N＝C＝O剩余的残基；n为聚合度。

优选的，所述端羟基聚合物为聚丙二醇、聚己内酯二元醇、聚碳酸酯二元醇或聚四氢呋喃醚二元醇。

优选的，所述端羟基聚合物的数均分子量为500～2000。

优选的，所述二异氰酸酯的异氰酸酯基与端羟基聚合物的羟基的摩尔比为(1～2)：1。

本发明提供了一种水性聚氨酯，由上述技术方案所述的聚氨酯预聚体或上述技术方案所述方法制得的聚氨酯预聚体在水中分散制成。

优选的，所述水性聚氨酯由所述聚氨酯预聚体在水中分散后，与扩链剂混合反应制成。

与现有技术相比，本发明提供了一种二异氰酸酯、聚氨酯预聚体、聚氨酯预聚体的制备方法和水性聚氨酯。本发明提供的聚氨酯预聚体，包括式(II)所示结构的重复单元；式(II)中，R为端羟基聚合物去掉2个端羟基剩余的残基，Q为HDI三聚体去掉3个-N＝C＝O剩余的残基或IPDI三聚体去掉3个-N＝C＝O剩余的残基；n为聚合度。本发明提供的聚氨酯预聚体由特定结构的二异氰酸酯与端羟基聚合物缩聚制成，具有较高的软段比例，且分子链亲水性良好。本发明提供的水性聚氨酯由上述聚氨酯预聚体在水中分散制成，该水性聚氨酯的乳液粒径小、稳定性高、成膜后柔软性好。实验结果表明：本发明制得的水性聚氨酯的固含量为20～30wt％，乳液粒径为51～91nm，离心测试后无明显分层现象；成膜后的邵氏硬度为42～53，拉伸强度为14～19MPa，断裂伸长率为630～800％。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明中，所涉及的结构均为结构式。

本发明提供了一种二异氰酸酯，具有式(I)结构：