[发明专利]改性阳离子水性聚氨酯树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚氨酯技术领域，具体涉及一种改性阳离子水性聚氨酯树脂及其制备方法。

背景技术

聚氨酯作为一种性能优异的材料在很多领域得到应用。目前使用的绝大部分为溶剂型，溶剂型聚氨酯存在许多不足甚至是危害之处。随着人们环保意识的加强，水性聚氨酯的研究获得快速发展。水性聚氨酯具有很多优点，例如良好的物理机械性能、优异的耐寒性、耐碱性、弹性及软硬度随温度变化不大等。水性聚氨酯虽然具有很多优良的性能，但是仍然有它的不足之处，例如其乳液成膜后存在耐水性差的缺点。因此需要对它进行改性以改善不足之处。

发明内容

本发明要解决现有技术中水性聚氨酯乳液成膜后存在耐水性差的技术问题，提供一种改性阳离子水性聚氨酯树脂及其制备方法，得到的水性聚氨酯具有良好的耐水性。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

一种改性阳离子水性聚氨酯树脂，其结构式如1)所示：

其中：R₁为以下结构中的一种：

R₂为式7)所示的(聚碳酸酯-醚)二元醇：

其中，m为1～30，n为1～35；

或者为式8)所示的聚酯二元醇：

其中x为2,4,6，y为5～25；

或者为式9)所示的聚醚二元醇：

其中z为2,4,t为10～70；

R₃为以下结构中的一种：

R₄为以下结构中的一种：

一种改性阳离子水性聚氨酯树脂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：氮气保护下，将低分子二元醇除水后与二异氰酸酯和有机溶剂反应，得到第一产物；

所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯以及4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种；

所述的有机溶剂为丙酮、丁酮、环己酮中的一种；

步骤二：将所述的第一产物与亲水扩链剂在催化剂存在下反应，得到第二产物；

所述的亲水扩链剂为N-甲基二乙醇胺、N-丁基二乙醇胺以及N-苯基二乙醇胺中的一种；所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡；

步骤三：将所述的第二产物与三羟甲基丙烷单油酸酯反应，得到第三产物；

步骤四：将所述的第三产物与丁二醇反应，得到第四产物；

步骤五：将所述的第四产物加入酸中和，并加入去离子水乳化，之后蒸除溶剂即得到改性阳离子水性聚氨酯树脂。

在上述技术方案中，所述低分子二元醇的分子量为1500～5000道尔顿。

在上述技术方案中，步骤一中所述的反应温度为70～85℃，反应时间为1.5～3小时。

在上述技术方案中，步骤二中所述的反应温度为30～40℃，反应时间为1～2小时。

在上述技术方案中，步骤三所述的反应温度为65～85℃，反应时间为1.5～2小时。

在上述技术方案中，步骤四中所述的酸为三氟乙酸、三氯乙酸、醋酸以及盐酸中的一种。

本发明的有益效果是：

本发明提供的改性阳离子水性聚氨酯树脂采用三羟甲基丙烷单油酸酯改性水性聚氨酯，将三羟甲基丙烷单油酸酯接到聚氨酯链上使得聚氨酯带有长烷烃侧链，使其水性聚氨酯树脂的耐水性得到很大提高。

本发明提供的改性阳离子水性聚氨酯树脂的制备方法采用三羟甲基丙烷单油酸酯对水性聚氨酯进行改性的方法制备水性聚氨酯树脂。由于三羟甲基丙烷单油酸酯是具有不饱和双键的长链脂肪酸酯并且含有两个羟基，用三羟甲基丙烷单油酸酯对水性聚氨酯进行改性，使水性聚氨酯接上长烷烃侧链，可以使制备得到的水性聚氨酯具有很好的疏水性以及良好的柔韧性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明实施例1制备得到的三羟甲基丙烷单油酸酯改性水性聚氨酯的红外谱图；

图2为本发明实施例2制备得到的三羟甲基丙烷单油酸酯改性水性聚氨酯的红外谱图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做以详细说明。

本发明提供的改性阳离子水性聚氨酯树脂，其结构如式1)所示：

其中：R₁为以下结构中的一种：