[发明专利]水性聚氨酯分散液的制备方法

说明书

本发明为一种水性聚氨酯分散液的制备方法，其改良为，使用乙二胺基乙氧基乙磺酸钠(Hsubgt;2/subgt;NCHsubgt;2/subgt;CHsubgt;2/subgt;NHCHsubgt;2/subgt;CHsubgt;2/subgt;OCHsubgt;2/subgt;CHsubgt;2/subgt;SOsubgt;3/subgt;Na)的亲水基团制备水性聚氨酯树脂，可提高树脂流平性，其末端为异氰酸酯基的聚氨酯预聚物，利用丙烯酸酯(Acrylate，以下简称“压克力”)单体分散液取代丙酮稀释以降低黏度，以含亲水基与胺基的磺酸盐反应，并进行水分散及扩链反应，再加入起始剂聚合压克力，并可达到以压克力接枝改质PU的效果。

技术领域

本发明涉及一种水性聚氨酯制造方法的改良，特别是涉及一种水性聚氨酯分散液的制备方法。

背景技术

近年来随着安全与环保意识抬头，要求降低VOC及相关溶剂限制法规制定，成为全球的共同趋势，其中水性聚氨酯应用被广泛地研究，希望进一步降低溶剂使用量。

水性聚氨酯的亲水剂，有来自二羟甲基丙酸(DMPA)或二羟甲基丁酸(DMBA)等的羧酸盐，需搭配中和剂三乙基胺(TEA)，由于TEA为有毒化合物且气味刺激，不符合产品低气味要求，另一亲水剂为乙二胺基乙磺酸钠(AAS)、3,5-二胺基苯磺酸钠(DABS)等的磺酸盐，其亲水性强于羧酸盐，具有较高离子化强度，因此可降低亲水剂用量，且磺酸盐呈电中性，无须加胺类物质中和即可制备高稳定性的水性聚氨酯。

进一步利用压克力(取代丙酮)接枝改质方法，可改善聚氨酯机械强度低、耐热性与耐水性差等缺点，然其结构偏硬，要应用于PU合成皮处理剂上，会有合成皮沟底无法流入之流平不佳问题，需加以改善。

发明内容

发明欲解决之问题：传统水性聚氨酯丙酮法溶剂耗量大，会危害人类健康与环境的污染，另需增设丙酮蒸馏回收设备，且溶剂蒸馏后残留仍多，无法达到真正水性化的要求。而预聚物混合法其黏度受限于预聚物的分散，因此只能选择反应性较低的异氰酸盐，以此法制得的水性PU的质量通常较差。

另外，以压克力接枝改质方法，取代丙酮稀释，达到无溶剂要求，并可改善聚氨酯机械强度低、耐热性与耐水性差等缺点，惟压克力改质后其结构偏硬，应用于PU合成皮处理剂上有流平性不佳问题。

解决问题的手段：本发明使用乙二胺基乙氧基乙磺酸钠(H₂NCH₂CH₂NHCH₂CH₂OCH₂CH₂SO₃Na)的亲水基团制备水性聚氨酯树脂，提高树脂流平性，并利用压克力单体取代丙酮稀释聚氨酯预聚物，不需降温即可添加单体，预聚物分散效果佳且有利后续水分散及不发生凝聚现象，且无丙酮残留问题，其中一种以上压克力单体并用，更可达到优良物性及溶解分散互补相乘的作用，组合丙烯酸2羟乙酯(2-HydroxyethylAcrylate，2-HEA)、甲基丙烯酸甲酯(Methyl Methacrylate，MMA)及丙烯酸乙酯(EthylAcrylate，EA)三种单体，在预聚物反应2-3小时后即予加入，可发挥溶剂分散的功效，更可在最后压克力合成阶段进行接枝聚合；该三种单体中，丙烯酸2羟乙酯(2-HydroxyethylAcrylate，2-HEA)含羟基(-OH)，可与异氰酸盐反应，甲基丙烯酸甲酯(MethylMethacrylate，MMA)与丙烯酸乙酯(Ethyl Acrylate，EA)可提高压克力分子量，弥补聚氨酯的耐热性差、机械强度低等缺点，达到优良物理性质兼具溶剂功效的作用；另因无使用大量丙酮，合成反应产量可大幅提高，生产成本有效降低。

本发明导入乙氧基团，形成乙二胺基乙氧基乙磺酸钠的水性聚氨酯分散液，并利用压克力接枝改质，该聚氨酯树脂的主链具有由多元异氰酸酯(polyisocyanate)与聚多元醇(polyol)所形成的基团及非离子基团，侧链则具有含乙氧基团磺酸钠的阴离子及非离子基团，及压克力基团分散于其中。本发明的水性聚氨酯分散液的制备方法，包括以下步骤：