一种水性聚氨酯乳液及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供了一种水性聚氨酯乳液及其制备方法和用途，所述方法包括以下步骤：制备含聚乙二醇侧链的聚四氢呋喃醚二醇；将含聚乙二醇侧链的聚四氢呋喃醚二醇与聚醚二元醇混合得到一混合醇；将所述降温后的混合醇与二异氰酸酯，小分子扩链剂在一溶剂中反应以得到一聚合物；将所述降温后的聚合物与水、多元胺水溶液反应脱除溶剂得到所述水性聚氨酯乳液，通过所述方法制备的水性聚氨酯乳液具有和天然橡胶类似的拉伸性能，还具有良好的透湿透气性。

Waterborne polyurethane emulsion, preparation method and application thereof

【技术实现步骤摘要】
一种水性聚氨酯乳液及其制备方法和用途
本专利技术涉及水性聚氨酯技术应用领域，具体的涉及一种水性聚氨酯乳液及其制备方法和用途。
技术介绍
近年来，水性聚氨酯材料在医疗器械领域显示出广泛的应用前景，以水性聚氨酯材料为原材料制备安全套和医用手套可以有效避免天然橡胶气味大、过敏率高的问题。水性聚氨酯材料与天然橡胶材料相比，在小变形情况存在拉伸力大、10～100％模量偏高的情况，降低了人体的舒适度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种水性聚氨酯乳液及其制备方法和用途，通过所述方法制备的水性聚氨酯乳液具有和天然橡胶类似的拉伸性能，还具有良好的透湿透气性，优异的回弹性和较高的拉伸强度。为了实现以上目的及其他目的，本专利技术是通过包括以下技术方案实现的：本专利技术首先提供了一种水性聚氨酯乳液，所述乳液包括有含聚乙二醇侧链的聚四氢呋喃醚二醇原料，所述含聚乙二醇侧链的聚四氢呋喃醚二醇的结构式为：其中，n＝5～60，x＝10～20。本专利技术还提供了一种如上所述水性聚氨酯乳液的制备方法，所述方法包括以下步骤：制备含聚乙二醇侧链的聚四氢呋喃醚二醇；将含聚乙二醇侧链的聚四氢呋喃醚二醇与聚醚二元醇混合得到一混合醇；将所述降温后的混合醇与二异氰酸酯，小分子扩链剂在一溶剂中反应以得到一聚合物；将所述降温后的聚合物与水、多元胺水溶液反应脱除溶剂得到所述水性聚氨酯乳液。在一实施例中，所述聚醚二元醇为聚四氢呋喃醚二醇、聚丙二醇中一种或两种。在一实施例中，所述聚醚二元醇的分子量为2000～4000g/mol。在一实施例中，所述多元胺水溶液中多元胺与水的体积比为(1:2)～(1:10)。在一实施例中，所述小分子扩链剂为环己二甲醇(CHDM)、1,4-丁二醇(BDO)、二甘醇或甲基丙二醇(MPO)中的一种或几种。在一实施例中，所述多元胺为乙二胺、异佛尔酮二胺、环己二甲胺、二乙烯三胺、水合肼中一种或多种。在一实施例中，所述制备含聚乙二醇侧链的聚四氢呋喃醚二醇包括以下步骤：将三羟甲基丙烷聚乙二醇单甲醚与二异氰酸酯进行反应得到一中间产物和二异氰酸酯的混合物；分离所述混合物中的二异氰酸酯得到所述中间产物；将所述中间产物与聚四氢呋喃醚二醇反应即得到所述含聚乙二醇侧链的聚四氢呋喃醚二醇。在一实施例中，所述三羟甲基丙烷聚乙二醇单甲醚为YmerN120型号。在一实施例中，所述二异氰酸酯和所述聚四氢呋喃醚二醇的摩尔比为0.8～1.3。在一实施例中，所述聚四氢呋喃醚二醇分子量为400～4000g/mol。在一实施例中，所述聚四氢呋喃醚二醇分子量为400～1500g/mol。在一实施例中，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)中一种或多种。在一实施例中，所述二异氰酸酯为2,4-甲苯二异氰酸酯(2,4-TDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)中一种或多种。在一实施例中，所述水性聚氨酯乳液的固含量为30-40％。本专利技术还提供了一种如上所述所述方法制备得到的水性聚氨酯乳液在安全套以及手套的用途。如上所述，本专利技术通过利用聚氨酯材料的“裁剪工艺”，首先制备一种含聚乙二醇侧链的聚四氢呋喃醚二醇，然后通过一步法，将含聚乙二醇侧链的聚四氢呋喃醚二醇引入聚氨酯分子链软段结构中，聚乙二醇链段一方面作为聚氨酯分子结构中亲水链段存在，另一方面由于其位于聚氨酯软段的分子链的侧链上，会破坏聚四氢呋喃醚二醇的结晶性，从而降低树脂在10～100％变形范围内的应力，但不会破坏聚四氢呋喃醚二醇拉伸取向结晶的特征和聚氨酯材料硬段的结构，保证了制得的聚氨酯乳液即保留了聚四氢呋喃醚二醇高强度、优异回弹性能，又降低小变形范围内的应力变化，增强了使用者的穿戴体验。通过这种方式制备的水性聚氨酯材料，具有和天然橡胶类似的拉伸性能，10～100％模量远低于传统水性聚氨酯材料，并且具有很好的透湿透气性、优异的回弹性和较高的拉伸强度，可大大改善水性聚氨酯安全套和手套的穿戴舒适性。附图说明图1显示为本专利技术制作方法的流程示意图。图2显示为含聚乙二醇侧链的聚四氢呋喃醚二醇制备工艺图。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图1至图2，本专利技术提供了一种的水性聚氨酯乳液的方法，所述方法包括S1至S4的步骤：S1：制备含聚乙二醇侧链的聚四氢呋喃醚二醇；S2：将含聚乙二醇侧链的聚四氢呋喃醚二醇与聚醚二元醇混合得到一混合醇；S3：将所述降温后的混合醇与二异氰酸酯，小分子扩链剂在一溶剂中反应以得到一聚合物；S4：将所述降温后的聚合物与水、多元胺水溶液反应脱除溶剂得到所述水性聚氨酯乳液。在步骤S1中，所述含聚乙二醇侧链的聚四氢呋喃醚二醇的制备方法可以通过以下步骤制备得到：将三羟甲基丙烷聚乙二醇单甲醚与二异氰酸酯进行反应得到一中间产物和二异氰酸酯的混合物；分离所述混合物中的二异氰酸酯得到所述中间产物；将所述中间产物与聚四氢呋喃醚二醇反应即得到所述含聚乙二醇侧链的聚四氢呋喃醚二醇。其中，所述二异氰酸酯和所述聚四氢呋喃醚二醇的摩尔比可以为0.8～1.3，例如可以是0.8，1，1.25，所述二异氰酸酯可以为甲苯二异氰酸酯(TDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)中一种或多种，例如可以是HDI，H12MDI，所述聚四氢呋喃醚二醇分子量可以为400～4000g/mol，所述聚四氢呋喃醚二醇分子量为400～1500g/mol。其中，所述三羟甲基丙烷聚乙二醇单甲醚可以是YmerN120型号，所述三羟甲基丙烷聚乙二醇单甲醚在反应之前可以进行脱水，所述脱水条件可以是：温度：90～110℃，真空度：0.08～0.1Mpa，脱水时间：1～2小时，所述脱水后可以进行降温过程，所述降温可以是自然降温，所述降温温度可以是60℃以下。为了使得反应完全，所述二异氰酸酯的添加量可以过量，例如所述二异氰酸酯的摩尔量可以是0.2～1.0mol，所述三羟甲基丙烷聚乙二醇单甲醚与二异氰酸酯的反应温度可以是80～100℃，反应时间可以是2～6小时，所述分离可以采用蒸发进行，所述蒸发可以是在薄膜蒸发器中进行，所述蒸发温度可以是180～220℃，所述蒸发真空度可以是200～300Pa，所述蒸发可以蒸发掉过量的二异氰酸酯，所述中间产物中游离二异氰酸酯含量可以控制在0.3％以下，所述游离二异氰酸酯检测可以使用液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水性聚氨酯乳液，其特征在于：包括有含聚乙二醇侧链的聚四氢呋喃醚二醇原料，所述含聚乙二醇侧链的聚四氢呋喃醚二醇的结构式为：/n

【技术特征摘要】
1.一种水性聚氨酯乳液，其特征在于：包括有含聚乙二醇侧链的聚四氢呋喃醚二醇原料，所述含聚乙二醇侧链的聚四氢呋喃醚二醇的结构式为：



其中，n＝5～60，x＝10～20。


2.一种制备如权利要求1所述的水性聚氨酯乳液的方法，其特征在于：包括以下步骤：
制备含聚乙二醇侧链的聚四氢呋喃醚二醇；
将含聚乙二醇侧链的聚四氢呋喃醚二醇与聚醚二元醇混合得到一混合醇；
将所述降温后的混合醇与二异氰酸酯，小分子扩链剂在一溶剂中反应以得到一聚合物；
将所述降温后的聚合物与水、多元胺水溶液反应脱除溶剂得到所述水性聚氨酯乳液。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述聚醚二元醇为聚四氢呋喃醚二醇、聚丙二醇中一种或两种。


4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述聚醚二元醇的分子量为2000～4000g/mol。


5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述多元胺水溶液中多元胺与水的体积比为(1:2...

【专利技术属性】
技术研发人员：李维虎，郭文鹤，朱保凌，汪飞，戴家兵，
申请(专利权)人：合肥科天水性科技有限责任公司，兰州科天水性高分子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34