[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

说明书

本发明的交联型磺酸羧酸盐水性聚氨酯乳液是由大分子二元醇、二异氰酸酯、亲水性扩链剂、小分子二元醇、中和剂、三官能度的磺酸盐、去离子水制备而成，在高速搅拌乳化条件下，加入一种既具有亲水性又具有交联性的双功能小分子三官能度磺酸盐，替代传统技术分别加入磺酸盐与三羟甲基丙烷交联剂的方法，制得一种稳定蓝色半透明环保型水性聚氨酯乳液，其中水性聚氨酯大分子链段纳米球形胶粒粒径20~100nm、分子量12000~30000、质量百分数即固含量35%~45%，干燥成膜后胶膜吸水率为6~8%、拉伸强度10~15MPa、断裂伸长率170%~250%。

技术领域

本发明涉及到水性树脂的合成，具体涉及到一种交联型磺酸羧酸盐水性聚氨酯乳液及其制备方法。

背景技术

国家环保部2017年4月公布《涂料、油墨及胶黏剂工业大气污染物排放标准(征求意见稿)》(环办大气函[2017]565号)，规定胶黏剂、涂料行业VOCs排放标准为80g/L。国家法律法规对环境保护力度加大，传统聚氨酯在使用过程中会产生大量VOCs气体对人和环境会造成污染。水性聚氨酯以水为分散介质，具有低VOCs、相容性好、易于改性、运输储存过程安全可靠等优点，广泛用于涂料、木器漆、胶粘剂等行业。聚氨酯在制备过程中添加亲水性扩链剂与成盐剂，才使得聚氨酯具有亲水性功能，加水高速剪切乳化得到水性聚氨酯。水性聚氨酯按照亲水性扩链剂不同分阴离子、阳离子以及非离子型等。阴离子型水性聚氨酯含有羧酸盐、磺酸盐等。由于羧酸盐基团的离子化程度低，所制备的水性聚氨酯固含量较低，若增加羧酸盐基团含量，会影响到水性聚氨酯的耐水性等性能。而磺酸盐的离子化程度较强，在合成水性聚氨酯过程中添加量较少，与同等亲水性基团的羧酸盐型聚氨酯相比乳液粘度小、乳液合成控制方便。专利201310378667.0(聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯、水性聚氨酯胶粘剂及其制备方法)选用二羟甲基丙酸和二氨基磺酸钠盐作为共同亲水扩链剂，合成羧酸-磺酸型水性聚氨酯；专利201310526332.9(一种磺酸盐型水性聚氨酯乳液及制备方法)使用磺酸盐类大分子二元醇合成水性聚氨酯，制备出高固含量、稳定性能好、性能较为优良的水性聚氨酯；专利201210008478.X公开了一种磺酸盐的两性水性聚氨酯乳液及其制备方法，该专利采用了双羟乙基氨基磺酸盐进行制备水性聚氨酯。

虽然水性聚氨酯具有很多优良性能，但制备出的水性聚氨酯为直链型大分子链段，分子量较低，干燥成膜时没有交联，另外大分子链段中含有羧酸根、磺酸根等离子也会影响到水性聚氨酯胶膜的机械强度及耐水性。对水性聚氨酯进行交联改性，添加多官能度的小分子单体或者大分子三元醇以改变水性聚氨酯性能，如专利201010299939.4(一种无纺布增强水性聚氨酯乳液的合成方法)使用三羟甲基丙烷作为内交联剂提高水性聚氨酯强度、耐磨性和高耐水性；专利201710133469.6(一种水性聚氨酯皮革涂饰剂制备方法)使用三羟甲基丙烷作为交联剂，制备的水性聚氨酯皮革涂饰剂具有拉伸强度高、吸水率低的优点。

目前制备羧酸型、磺酸型水性聚氨酯乳液时大都加入三羟甲基丙烷交联剂，这样就影响了所制备水性聚氨酯胶膜的内聚能及耐水性。而本发明制备水性聚氨酯乳液时加入一种既具有亲水性又具有交联性双功能的小分子三官能度磺酸盐，直链型的水性聚氨酯链段与小分子三官能度磺酸盐进行交联反应所制备出来的水性聚氨酯乳液同时具备羧酸与磺酸型水性聚氨酯特点，且在水性聚氨酯链段内部引入多官能度的交联结构，使水性聚氨酯乳液具有优良的耐水性及成膜性，成膜后的聚氨酯胶膜具有较强的耐拉伸性。

发明内容

本发明的目的

本发目的旨在提供一种具备耐水性较好、成膜性能优良以及耐拉伸性能好交联型磺酸羧酸水性聚氨酯乳液。

本发明技术方案

1.一种交联型磺酸羧酸盐水性聚氨酯乳液，其特征在于：