[发明专利]内交联型聚碳酸亚丙酯水性聚氨酯乳液及制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于水性聚氨酯领域，特别涉及一种内交联型聚碳酸亚丙酯水性聚氨酯乳液及其制备方法与应用。

背景技术

聚碳酸亚丙酯多元醇(PPC)是由CO₂和环氧丙烷(PO)共聚而成的一种新型脂肪族聚碳酸酯多元醇树脂，其合成原料来源丰富，价格低廉，对二氧化碳的综合利用有重要意义。PPC中碳酸酯结构单元的含量较高，摩尔分数在25%～50%之间，反应采用的催化剂价格低廉，反应操作简单，同时反应能耗也较低。如果大规模生产，则能大幅度的降低PPC的生产成本。PPC是分子两端带有羟基的聚合物，是生产氨基甲酸酯的原料，与以往采用的多元醇原料相比，其产物氨基甲酸酯的耐热性、耐候性及耐摩擦性均得到改善。

王东山等以PPC为基材制备的浇注型聚氨酯弹性体，其力学性能、热稳定性和耐水性均有较大的改善。孙蓓蓓等采用聚碳酸亚丙酯多元醇和羟基硅油等原料合成的单组份醇溶性聚氨酯防火涂料，具有优良的耐水性和较良好的耐热性。王东山等制备的浇注型聚氨酯弹性体和孙蓓蓓合成的单组份醇溶性聚氨酯防火涂料，都属于非水性聚氨酯体系。文献中也有对以PPC为原料制备水性聚氨酯的报道。徐成书等采用PPC为软段合成WPU预聚体，通过氨基硅油(AEAPS)接枝改性制备了系列WPU乳液，改善了聚碳酸亚丙酯多元醇WPU胶膜的软硬段微相分离程度。申请号为201110180538.1的中国发明专利申请公开了一种硅烷偶联剂改性的聚碳酸亚丙酯基水性聚氨酯粘合剂及其制备方法，申请号为201110180540.9的中国发明专利公开了一种聚碳酸亚丙酯基水性聚氨酯防火涂料及其制备方法。申请号为201010565904.0的中国发明专利公开了一种以聚碳酸亚丙酯多元醇为原料的水性聚氨酯涂料及其制备方法，此制备方法在预聚反应阶段加入阴离子亲水扩链剂，容易导致离子基团在聚氨酯分子链中的分布不均，使乳化效果不佳。因此，聚碳酸亚丙酯水性聚氨酯的制备方法有待进一步改进。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种内交联型聚碳酸亚丙酯水性聚氨酯乳液的制备方法；

本发明的另一目的在于提供上述制备方法制备的内交联型聚碳酸亚丙酯水性聚氨酯乳液；

本发明的再一目的在于提供上述内交联型聚碳酸亚丙酯水性聚氨酯乳液的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种内交联型聚碳酸亚丙酯水性聚氨酯乳液的制备方法，按照以下操作步骤进行：将60～80质量份聚碳酸亚丙酯多元醇与15～30质量份二异氰酸酯混合，温度升至60℃，加入0.5～1质量份催化剂，逐渐升温至80～90℃，保温反应2～3h；加入2.5～7.4质量份亲水扩链剂，保温反应3h；降温至60℃，加入1～6质量份交联剂，反应1～2h；加80～100质量份丙酮调节粘度，防止粘度过大导致凝胶产生；当温度降到35～45℃时，加入1.5～4.2质量份中和剂反应0.5～1h；加入200～300质量份去离子水乳化，高速搅拌0.5～1h；蒸去丙酮，得内交联型聚碳酸亚丙酯水性聚氨酯乳液。

所述聚碳酸亚丙酯多元醇分子量为1000～6000，优选2000～3500。

所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯（TDI）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）及1，6-己基二异氰酸酯（HDI）中的一种以上。

所述催化剂为二丁基二月桂酸锡（DBTDL）、三乙烯二胺或辛酸亚锡中的一种。

所述中和剂为三乙胺、三乙醇胺、氢氧化钠及氨水中的一种以上。

所述亲水扩链剂为二羟甲基丙酸（DMPA）或二羟甲基丁酸（DMBA）中的一种；其中所述二羟甲基丙酸（DMPA）的质量分数为2.5%～8%。

所述交联剂为两个官能度以上的小分子物质，为乙二醇、一缩二乙二醇、1,4-丁二醇、戊二醇、三羟甲基丙烷（TMP）、丙三醇、三乙醇胺、季戊四醇及二乙烯三胺中的一种以上；其中所述的三羟甲基丙烷（TMP）的质量分数为1%～6%。

一种根据上述制备方法制备的内交联型聚碳酸亚丙酯水性聚氨酯乳液。

上述内交联型聚碳酸亚丙酯水性聚氨酯乳液在水性涂料和胶黏剂中的应用。

内交联型聚碳酸亚丙酯水性聚氨酯乳液，与溶剂型聚氨酯乳液相比，因不含有机溶剂，可作为家具用水性聚氨酯涂料（水性木器漆）、汽车内部部件水性聚氨酯涂料、墙面涂料、水性聚氨酯汽车内饰胶。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

（1）制备方法简单，步骤容易操作。