[发明专利]一种彩色共聚型环氧改性水性聚氨酯及其制备方法

说明书

本发明公开了一种彩色共聚型环氧改性水性聚氨酯及其制备方法，涉及高分子材料技术领域。本发明以重量百分比计包括如下重量组份：0.1‑70％的大分子二元醇、0.1‑70％端羟基磺酸盐聚酯二醇、15‑50％的二异氰酸酯、1.5‑11％的二元醇扩链剂、0.1‑11％的彩色小分子二元醇、0.01‑0.08％的二月桂酸二丁基锡、0.2‑6％的封端剂、0.01‑0.5％的阻聚剂、0.01‑0.8％的引发剂以及0.1‑12％的甲基丙烯酸缩水甘油酯。本发明制备方法合成制备的共聚型环氧改性水性聚氨酯中的环氧基团可稳定存在于分子结构中，乳液可长期储存，稳定性好；同时原料中采用端羟基磺酸盐聚酯二醇，减少了溶剂的使用。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，特别是涉及一种彩色共聚型环氧改性水性聚氨酯及其制备方法。

背景技术

水性聚氨酯以水为分散介质取代传统聚氨酯中的有机溶剂，是绿色、环保、无污染的新型聚氨酯材料。水性聚氨酯，近年来，随着国家治理环保力度的加大，具有良好力学和机械性能的水性聚氨酯材料被广泛应用于涂料、油墨、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等领域。但目前大多数水性PU主要是由自乳化法制备，以含亲水性基团的PU为主要固化成分，涂膜干燥时若亲水成分不能有效的进入交联网络中，干燥形成的涂膜遇水易溶胀。另外其缺少像双组分溶剂型PU涂膜所能得到的交联密度和高相对分子质量，因而这些水分散体涂膜的耐水性、耐溶剂性、耐热性和光泽性较差，严重地限制了其使用的范围。

环氧树脂具有粘结能力强、机械强度高和耐化学品腐蚀性强等特性，且其结构中含有羟基，可与异氰酸酯直接发生反应接枝到水性聚氨酯链段中，用以改善水性聚氨酯的耐水、耐溶剂以及抗张强度等，同时可以增加树脂对基材的附着力。但该反应中既有环氧基和羟基参与反应，也存在氨基甲酸酯与环氧基的开环反应，环氧基团难以保留在水性聚氨酯中，也易使水性聚氨酯乳液的储存稳定性不佳，这极大地限制了环氧改性水性聚氨酯材料的应用领域。

目前，水性涂料、水性油墨等产品都是将小分子颜料/染料在分散助剂存在下与聚合物乳液通过物理共混而得到的，但由于颜料或染料与聚合物之间的相容性不好，导致产品在储存过程中出现沉降、胶化等现象。另外在成膜过程中，颜料或染料有迁移现象，产品分散不均匀时，颜色浮于漆膜表面，导致漆膜表面浮色发花，且迁移到表面的颜料/染料对人体和环境也有极大的危害。根据水性聚氨酯分子结构设计与性能基本原理，将染料/颜料分子与聚氨酯主链相连接可以得到大分子水性聚氨酯染料，将能加大改善光色牢度、耐迁移性，以及生物毒性等。另一方面，现有的聚氨酯的合成过程中需使用大量的有机溶剂，有机溶剂的使用会造成环境污染等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种彩色共聚型环氧改性水性聚氨酯及其制备方法，本发明制备方法合成制备的共聚型环氧改性水性聚氨酯中的环氧基团可稳定存在于分子结构中，乳液可长期储存，稳定性好；且原料中采用端羟基磺酸盐聚酯二醇，可减少有机溶剂的使用。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种彩色共聚型环氧改性水性聚氨酯，以重量百分比计包括如下重量组份：0.1-70％的大分子二元醇、0.1-70％端羟基磺酸盐聚酯二醇、15-50％的二异氰酸酯、1.5-11％的二元醇扩链剂、0.1-11％的彩色小分子二元醇、0.01-0.08％的二月桂酸二丁基锡(DBTDL)、0.2-6％的封端剂、0.01-0.5％的阻聚剂、0.01-0.8％的引发剂以及0.1-12％的甲基丙烯酸缩水甘油酯。

进一步地，以重量百分比计还包括0.1-2％的三元醇交联剂，所述三元醇交联剂选自三羟甲基丙烷(TMP)、三乙醇胺(NTA)、三异丙醇胺(TIPA)中的任意一种或任意多种。