[发明专利]一种交联型磺酸羧酸盐水性聚氨酯乳液及其制备方法

权利要求书

1.一种交联型磺酸羧酸盐水性聚氨酯乳液，其特征在于：

(1)所述的一种交联型磺酸羧酸盐水性聚氨酯乳液为含具有交联结构的磺酸盐和羧酸盐基团的阴离子型的水性聚氨酯大分子链段纳米球形胶粒和去离子水构成的蓝色半透明乳液，其中水性聚氨酯大分子链段纳米球形胶粒粒径为20～100nm、分子量为12000～30000、质量百分数即固含量为35％～45％；

(2)所述交联型磺酸羧酸盐水性聚氨酯乳液中含有的具有交联结构的磺酸盐基团和羧酸盐基团的阴离子型的水性聚氨酯大分子链段的结构式如下：

其中：

R₁为(A)、(B)、(C)、(D)中的至少一种，(A)、(B)、(C)、(D)的结构式分别如下：

R₂为(E)、(F)、(G)中的至少一种，(E)、(F)、(G)的结构式分别如下：

(E)中n为4～11，(F)中n为8～19，(G)中n为12～34、n'为2～4，所述n、n'全为正整数；

R₃为(H)或(I)中的至少一种，(H)、(I)的结构式分别如下：

R₄结构式为R₄结构式中n为1、2、3中的任一正整数；

(3)所述的水性聚氨酯干燥成膜后的胶膜的吸水率为6～8％、拉伸强度在10～15MPa、断裂伸长率在170％～250％。

2.制备权利要求1所述的交联型磺酸羧酸盐水性聚氨酯乳液的方法，其特征在于：

1)反应原料有二异氰酸酯、三官能度磺酸盐、亲水性扩链剂、小分子扩链剂、成盐剂、有机锡催化剂、去离子水、大分子二元醇；

反应原料二异氰酸酯、三官能度磺酸盐、亲水性扩链剂、小分子扩链剂、成盐剂、有机锡催化剂、去离子水、大分子二元醇间的摩尔比为3～6:0.2～0.5:0.9～1.5:1.2～3.0:0.9～1.5:0.02～0.04:150～300:1；

所述大分子二元醇为聚己内酯二元醇、聚四氢呋喃醚二元醇、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二元醇、聚丙二醇、聚乙二醇中的至少一种；

所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、2,6－甲苯二异氰酸酯中的至少一种；

所述三官能度磺酸盐为N-三(羟甲基)甲基-2-氨基乙磺酸单钠盐(J)，结构式如下：

所述亲水性扩链剂为二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸中的至少一种；

所述小分子扩链剂为乙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇中的至少一种；

所述有机锡催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中的至少一种；

所述成盐剂为三乙胺；

2)按照1)所述的比例，将120℃下将真空除水处理的大分子二元醇、二异氰酸酯、有机锡催化剂在少量丙酮中搅拌混合均匀溶解后，在75～85℃下搅拌反应，当达到反应终点即停止反应，得到异氰酸酯基团封端的预聚物A；

3)在预聚物A中，按照1)所述的比例加入亲水性扩链剂，在65～75℃下反应，当达到反应终点即停止反应，得到异氰酸酯基团封端的离子化聚合物B；

4)按照1)所述的比例加入小分子扩链剂，温度升至75～85℃下继续反应，当达到反应终点即停止反应，得到异氰酸酯基团封端的离子化聚合物C；

5)按照1)所述的比例，将所得离子化聚合物C降温至室温，加入成盐剂中和所得离子化聚合物C中的羧酸基团，在转速400-600rpm搅拌反应20～40min，再在1200～1400rpm高转速下加入浓度为0.07～0.19mol/L的小分子三官能度磺酸盐水溶液，搅拌20～40min，形成直线型水性聚氨酯乳液，再升温至50～60℃，降低搅拌转速至400～600rpm搅拌反应1.5～3h后，将得到的乳液降温至35℃，在-0.1MPa下蒸馏回收丙酮，即得到所述的一种交联型磺酸羧酸盐水性聚氨酯乳液。