一种二异氰酸酯、聚氨酯预聚体、聚氨酯预聚体的制备方法和水性聚氨酯技术

本申请涉及聚氨酯领域，尤其涉及一种二异氰酸酯、聚氨酯预聚体、聚氨酯预聚体的制备方法和水性聚氨酯。本发明专利技术提供的聚氨酯预聚体，包括式(II)所示结构的重复单元；式(II)中，R为端羟基聚合物去掉2个端羟基剩余的残基，Q为HDI三聚体去掉3个-N＝C＝O剩余的残基或IPDI三聚体去掉3个-N＝C＝O剩余的残基；n为聚合度。本发明专利技术提供的水性聚氨酯由上述聚氨酯预聚体在水中分散制成，该水性聚氨酯的乳液粒径小、稳定性高、成膜后柔软性好。实验结果表明：本发明专利技术制得的水性聚氨酯的乳液粒径为51～91nm，离心测试后无明显分层现象；成膜后的邵氏硬度为42～53，拉伸强度为14～19MPa，断裂伸长率为630～800％。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及聚氨酯领域，尤其涉及一种二异氰酸酯、聚氨酯预聚体、聚氨酯预聚体的制备方法和水性聚氨酯。
技术介绍
聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯，是主链上含有重复氨基甲酸酯基团的大分子化合物的统称，而水性聚氨酯则是指以水代替有机溶剂作为分散介质制成的聚氨酯体系。水性聚氨酯可广泛应用于涂料、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，已替代有机溶剂型聚氨酯成为聚氨酯工业发展的重要方向。水性聚氨酯的整个制备过程主要分为两个阶段：首先，由低聚物二醇、水性单体和二异氰酸酯通过溶液逐步聚合，生成水性聚氨酯预聚体；然后，预聚体在水中分散，得到水性聚氨酯。在制备水性聚氨酯的过程中，预聚体的制备是其最为重要的工序，预聚体的性能指标对水性聚氨酯制品有直接影响。目前制备的预聚体存在着分子链亲水性差、软段比例低等问题，从而造成最终制得的水性聚氨酯制品存在着乳液粒径大、储存稳定性差和成膜后的柔软性差的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种二异氰酸酯、聚氨酯预聚体、聚氨酯预聚体的制备方法和水性聚氨酯，本专利技术提供的水性聚氨酯的乳液粒径小、稳定性高，且其成膜后具有良好的柔软性。本专利技术提供了一种二异氰酸酯，具有式(I)结构：式(I)中，Q为HDI三聚体去掉3个-N＝C＝O剩余的残基或IPDI三聚体去掉3个-N＝C＝O剩余的残基；n为聚合度。优选的，8≤n≤25。r>本专利技术提供了一种聚氨酯预聚体，包括式(II)所示结构的重复单元：式(II)中，R为端羟基聚合物去掉2个端羟基剩余的残基，Q为HDI三聚体去掉3个-N＝C＝O剩余的残基或IPDI三聚体去掉3个-N＝C＝O剩余的残基；n为聚合度。优选的，所述R为聚丙二醇去掉2个端羟基剩余的残基、聚己内酯二元醇去掉2个端羟基剩余的残基、聚碳酸酯二元醇去掉2个端羟基剩余的残基或聚四氢呋喃醚二元醇去掉2个端羟基剩余的残基。本专利技术提供了一种聚氨酯预聚体的制备方法，包括以下步骤：上述技术方案所述的二异氰酸酯与端羟基聚合物混合反应，得到聚氨酯预聚体；所述聚氨酯预聚体包括式(II)所示结构的重复单元：式(II)中，R为端羟基聚合物去掉2个端羟基剩余的残基，Q为HDI三聚体去掉3个-N＝C＝O剩余的残基或IPDI三聚体去掉3个-N＝C＝O剩余的残基；n为聚合度。优选的，所述端羟基聚合物为聚丙二醇、聚己内酯二元醇、聚碳酸酯二元醇或聚四氢呋喃醚二元醇。优选的，所述端羟基聚合物的数均分子量为500～2000。优选的，所述二异氰酸酯的异氰酸酯基与端羟基聚合物的羟基的摩尔比为(1～2)：1。本专利技术提供了一种水性聚氨酯，由上述技术方案所述的聚氨酯预聚体或上述技术方案所述方法制得的聚氨酯预聚体在水中分散制成。优选的，所述水性聚氨酯由所述聚氨酯预聚体在水中分散后，与扩链剂混合反应制成。与现有技术相比，本专利技术提供了一种二异氰酸酯、聚氨酯预聚体、聚氨酯预聚体的制备方法和水性聚氨酯。本专利技术提供的聚氨酯预聚体，包括式(II)所示结构的重复单元；式(II)中，R为端羟基聚合物去掉2个端羟基剩余的残基，Q为HDI三聚体去掉3个-N＝C＝O剩余的残基或IPDI三聚体去掉3个-N＝C＝O剩余的残基；n为聚合度。本专利技术提供的聚氨酯预聚体由特定结构的二异氰酸酯与端羟基聚合物缩聚制成，具有较高的软段比例，且分子链亲水性良好。本专利技术提供的水性聚氨酯由上述聚氨酯预聚体在水中分散制成，该水性聚氨酯的乳液粒径小、稳定性高、成膜后柔软性好。实验结果表明：本专利技术制得的水性聚氨酯的固含量为20～30wt％，乳液粒径为51～91nm，离心测试后无明显分层现象；成膜后的邵氏硬度为42～53，拉伸强度为14～19MPa，断裂伸长率为630～800％。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术中，所涉及的结构均为结构式。本专利技术提供了一种二异氰酸酯，具有式(I)结构：式(I)中，Q为HDI三聚体去掉3个-N＝C＝O剩余的残基或IPDI三聚体去掉3个-N＝C＝O剩余的残基；n为聚合度。本专利技术提供的二异氰酸酯具有式(I)结构。式(I)中，Q为HDI三聚体去掉3个-N＝C＝O剩余的残基或IPDI三聚体去掉3个-N＝C＝O剩余的残基。在本专利技术中，所述HDI三聚体去掉3个-N＝C＝O剩余的残基结构如式(a)所示：在本专利技术中，所述IPDI三聚体去掉3个-N＝C＝O剩余的残基结构如式(b)所示：式(I)中，n为聚合度；在本专利技术提供的一个实施例中，8≤n≤25；在本专利技术提供的另一个实施例中，15≤n≤20。本专利技术提供的二异氰酸酯可以按照以下方法制备得到：聚乙二醇单甲醚与异氰酸酯三聚体混合反应，得到二异氰酸酯。在本专利技术中，所述制备所述二异氰酸酯的过程具体包括：首先将聚乙二醇单甲醚与异氰酸酯三聚体混合反应。其中，所述聚乙二醇单甲醚的数均分子量优选为300～1200，更优选为750～800。所述异氰酸酯三聚体优选为HDI三聚体和/或IPDI三聚体。在本专利技术中，所述HDI三聚体的中文全称为六亚甲基二异氰酸酯三聚体，其结构如式(c)所示：在本专利技术中，所述IPDI三聚体的中文全称为异佛尔酮二异氰酸酯三聚体，其结构如式(d)所示：在本专利技术中，所述聚乙二醇单甲醚与异氰酸酯三聚体混合反应的过程中，所述聚乙二醇单甲醚的甲醚基与异氰酸酯三聚体的摩尔比优选为(0.8～1.2)：1，更优选为1：1。所述混合反应的温度优选为60～80℃；所述混合反应的时间优选为4～6h。反应结束后，得到二异氰酸酯。本专利技术提供的二异氰酸酯具有长链亲水链段，其与端羟基聚合物缩聚制得的聚氨酯预聚体具有较高的软段比例，且分子链亲水性良好。本专利技术提供了一种聚氨酯预聚体，包括式(II)所示结构的重复单元：式(II)中，R为端羟基聚合物去掉2个端羟基剩余的残基，Q为HDI三聚体去掉3个-N＝C＝O剩余的残基或IPDI三聚体去掉3个-N＝C＝O剩余的残基；n为聚合度。本专利技术提供的聚氨酯预聚体包括式(II)结构的重复单元。式(II)中，R为端羟基聚合物去掉2个端羟基剩余的残基。在本专利技术提供的一个实施例中，所述R为聚丙二醇去掉2个端羟基剩余的残基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二异氰酸酯，具有式(I)结构：式(I)中，Q为HDI三聚体去掉3个‑N＝C＝O剩余的残基或IPDI三聚体去掉3个‑N＝C＝O剩余的残基；n为聚合度。

【技术特征摘要】
1.一种二异氰酸酯，具有式(I)结构：
式(I)中，Q为HDI三聚体去掉3个-N＝C＝O剩余的残基或IPDI
三聚体去掉3个-N＝C＝O剩余的残基；n为聚合度。
2.根据权利要求1所述的二异氰酸酯，其特征在于，8≤n≤25。
3.一种聚氨酯预聚体，包括式(II)所示结构的重复单元：
式(II)中，R为端羟基聚合物去掉2个端羟基剩余的残基，Q为HDI
三聚体去掉3个-N＝C＝O剩余的残基或IPDI三聚体去掉3个-N＝C＝O
剩余的残基；n为聚合度。
4.根据权利要求3所述的聚氨酯预聚体，其特征在于，所述R为聚丙二
醇去掉2个端羟基剩余的残基、聚己内酯二元醇去掉2个端羟基剩余的残基、
聚碳酸酯二元醇去掉2个端羟基剩余的残基或聚四氢呋喃醚二元醇去掉2个
端羟基剩余的残基。
5.一种聚氨酯预聚体的制备方法，包括以下步骤：
权利要求1或2所述的二异氰酸酯与端羟基聚合物混合反应，得到聚氨
酯预聚体；
所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵旭忠，钟望，杨斯盛，石碧，郭永彪，
申请(专利权)人：上海金狮化工有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31