一种水性聚氨酯涂层剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种水性聚氨酯涂层剂及其制备方法和应用，所述水性聚氨酯涂层剂的制备原料按照重量份包括如下组分：有机硅改性聚丙烯酸酯多元醇70～120重量份、多异氰酸酯5～40重量份、硅烷偶联剂1～15重量份、亲水性扩链剂0.5～10重量份以及封端剂20～50重量份。所述水性聚氨酯涂层剂具有良好的储存稳定性，有机硅改性聚丙烯酸酯多元醇和硅烷偶联剂相互协同、与其他组分发生反应，在水性聚氨酯涂层剂成膜时形成稳定的交联网络，显著提升了涂层的综合性能。所述水性聚氨酯涂层剂适用于纺织材料中，得到的涂层具有优异的耐水性和附着力，耐摩擦牢度和耐皂洗色牢度高，能够满足水性聚氨酯涂层剂在纺织品中的应用需求。

An aqueous polyurethane coating agent and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种水性聚氨酯涂层剂及其制备方法和应用
本专利技术属于聚合物材料
，具体涉及一种水性聚氨酯涂层剂及其制备方法和应用。
技术介绍
聚氨酯是由多异氰酸酯和多元醇反应生成的以氨基甲酸酯基为重复单元的高分子化合物，聚氨酯树脂具有软硬度可调、耐磨、耐溶剂、耐低温以及与大多数材料具有良好粘结性等特点，近年来取得了十分广泛的应用。水性聚氨酯是以水为分散介质的聚氨酯体系，具有低VOC、无毒、无污染和不易燃烧等优点，随着环保法规的日益完善以及人们环保意识的不断增强，水性聚氨酯的越来越受到人们的重视，开发并应用水性聚氨酯成为聚氨酯行业的一个重要发展方向。目前，水性聚氨酯已被应用于纺织、涂料、胶粘剂、造纸和医药等领域，且其使用范围还在不断拓展。在纺织印染行业中，水性聚氨酯是一类性能良好的涂层剂体系，它能赋予织物良好的柔软度、丰满度、耐洗、耐磨、手感好和抗静电等诸多性能，从而提高制品的附加价值。CN102418274A公开了一种高耐静水压阴离子水性聚氨酯织物涂层剂的制备方法，该聚氨酯织物涂层剂是在乳化剂十二烷基苯磺酸钠作用下，以聚醚多元醇PPG-2000为软段，以异佛尔酮二异氰酸酯、1,4-丁二醇和二羟甲基丙酸为硬段制备而成，具有良好的粘合牢度和强度，可应用于织物整理。但是该方法中引入了乳化剂，导致水性聚氨酯织物涂层剂的储存稳定性欠佳，涂膜的力学性能和耐水性也无法达到织物涂层剂的应用需求。CN106752872A公开了一种兼具防污自洁功效的水性聚氨酯涂层剂及其制备方法，所述水性聚氨酯涂层剂的制备原料包括：甲苯二异氰酸酯40～60份、聚醚二元醇12～28份、三氯氧磷8～15份、甲基丙烯酸羟乙酯5～11份、三乙胺22～35份、二乙醇胺6～14份、1,4-二丁醇3～7份，二羟甲基丙酸2～6份、全氟烷基乙基醇6～12份、季戊四醇2～5份以及部分填料；所述聚氨酯是一种无卤、低毒的阻燃大分子，能够赋予海绵、织物等具有较高的阻燃性能，同时还具有良好的耐水性。但是所述水性聚氨酯涂层剂的耐黄变性欠佳，储存期较短，不利于实际应用。CN102417583A公开了一种水性聚氨酯涂料印花交联涂层剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：首先在充满惰性气体的反应釜中加入有机溶剂、MDI、HDI和催化剂，加热溶解后将其与PEG-400和三羟甲基丙烷混合进行反应；随后加入扩链剂进行反应，最后加入N,N-二甲基乙醇胺水溶液，调节pH至6～8即得到产品。所述水性聚氨酯涂料印花交联涂层剂具有良好的丝网状交联性，获得印花织物涂层的色牢度强。但是所述水性聚氨酯涂料易黄变，而且耐摩擦牢度和附着力欠佳，影响织物的使用性能。由于现有技术中公开的水性聚氨酯涂层剂仍然存在稳定性差、涂膜耐水性差、耐湿擦性和附着力低、易吸潮等缺陷，极大地限制了其在纺织及其他领域中的应用。因此，开发一种储存稳定性高，耐水性、耐摩擦性以及附着力好的聚氨酯涂层剂，是本领域的研究重点。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种水性聚氨酯涂层剂及其制备方法和应用，通过引入有机硅改性聚丙烯酸酯多元醇和硅烷偶联剂，以及二者与其他原料的协同复配，赋予了所述水性聚氨酯涂层剂良好的储存稳定性，且成膜后与基材的附着力强、力学性能和耐水性好，具有优异的耐摩擦牢度和耐皂洗牢度。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种水性聚氨酯涂层剂，所述水性聚氨酯涂层剂的制备原料按照重量份包括如下组分：本专利技术提供的水性聚氨酯涂层剂是一种封闭型水性聚氨酯体系，由有机硅改性聚丙烯酸酯多元醇、多异氰酸酯、硅烷偶联剂、亲水性扩链剂以及封端剂协同复配而制备得到，通过涂层剂配方中各组分的筛选和复配，使所述水性聚氨酯涂层剂在具有适宜的固化温度和固化速度的前提下保持良好的储存稳定性，显著延长了涂层剂的储存时间。此外，有机硅改性聚丙烯酸酯多元醇和硅烷偶联剂相互协同、与其他组分发生化学反应，在水性聚氨酯涂层剂成膜过程中形成稳定的互穿交联网络，显著提升了涂层与基材的附着力、涂层的硬度和耐水性，使其具有优异的耐摩擦牢度和耐皂洗牢度，能够充分满足水性聚氨酯涂层剂在纺织品中的应用需求。所述有机硅改性聚丙烯酸酯多元醇的用量可以为72重量份、75重量份、78重量份、80重量份、82重量份、85重量份、88重量份、90重量份、92重量份、95重量份、98重量份、100重量份、102重量份、105重量份、108重量份、110重量份、112重量份、115重量份、117重量份或119重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。所述多异氰酸酯的用量可以为6重量份、8重量份、10重量份、13重量份、15重量份、18重量份、20重量份、23重量份、25重量份、28重量份、30重量份、33重量份、35重量份、37重量份或39重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。所述硅烷偶联剂的用量可以为1.2重量份、1.5重量份、1.8重量份、2重量份、2.5重量份、3重量份、3.5重量份、4重量份、4.5重量份、5重量份、5.5重量份、6重量份、6.5重量份、7重量份、7.5重量份、8重量份、8.5重量份、9重量份、9.5重量份、10重量份、11重量份、12重量份、13重量份、14重量份或14.5重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。所述封端剂的用量可以为22重量份、25重量份、28重量份、30重量份、32重量份、35重量份、38重量份、40重量份、42重量份、44重量份、46重量份、48重量份或49重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。优选地，所述有机硅改性聚丙烯酸酯多元醇的数均分子量/重均分子量为1000～5000g/mol，例如1200g/mol、1500g/mol、1800g/mol、2000g/mol、2200g/mol、2500g/mol、2800g/mol、3000g/mol、3200g/mol、3500g/mol、3800g/mol、4000g/mol、4200g/mol、4500g/mol、4700g/mol或4900g/mol，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。优选地，所述有机硅改性聚丙烯酸酯多元醇的制备方法为：将丙烯酸酯类单体和硅烷偶联剂I在引发剂作用下进行聚合反应，得到所述有机硅改性聚丙烯酸酯多元醇。优选地，所述丙烯酸酯类单体和硅烷偶联剂I的质量比为1:(0.02～0.08)，例如1:0.025、1:0.03、1:0.035、1:0.04、1:0.045、1:0.05、1:0.055、1:0.06、1:0.065、1:0.07、1:0.075或1:0.078等。优选地，所述丙烯酸酯类单体选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水性聚氨酯涂层剂，其特征在于，所述水性聚氨酯涂层剂的制备原料按照重量份包括如下组分：/n

【技术特征摘要】
1.一种水性聚氨酯涂层剂，其特征在于，所述水性聚氨酯涂层剂的制备原料按照重量份包括如下组分：





2.根据权利要求1所述的水性聚氨酯涂层剂，其特征在于，所述有机硅改性聚丙烯酸酯多元醇的数均分子量为1000～5000g/mol；
优选地，所述有机硅改性聚丙烯酸酯多元醇的制备方法为：将丙烯酸酯类单体和硅烷偶联剂I在引发剂作用下进行聚合反应，得到所述有机硅改性聚丙烯酸酯多元醇；
优选地，所述丙烯酸酯类单体和硅烷偶联剂I的质量比为1:(0.02～0.08)；
优选地，所述丙烯酸酯类单体选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯或丙烯酸羟乙酯中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述硅烷偶联剂I为含有双键的硅烷偶联剂，进一步优选为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；
优选地，所述引发剂为偶氮类引发剂或有机过氧类引发剂。


3.根据权利要求1或2所述的水性聚氨酯涂层剂，其特征在于，所述多异氰酸酯为二异氰酸酯；
优选地，所述二异氰酸酯包括脂肪族二异氰酸酯和/或脂环族二异氰酸酯；
优选地，所述二异氰酸酯包括异佛尔酮二异氰酸酯；
优选地，所述水性聚氨酯涂层剂中多异氰酸酯的-NCO与有机硅改性聚丙烯酸酯多元醇的-OH的摩尔比为(2～2.5):1。


4.根据权利要求1～3任一项所述的水性聚氨酯涂层剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂包括氨基聚硅氧烷和/或羟基聚硅氧烷；
优选地，所述水性聚氨酯涂层剂的制备原料中硅烷偶联剂的质量百分含量为3～15％，进一步优选为5～10％。


5.根据权利要求1～4任一项所述的水性聚氨酯涂层剂，其特征在于，所述亲水性扩链剂包括羧酸盐型亲水扩链剂；
优选地，所述羧酸盐型亲水扩链剂选自二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸或酒石酸中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述水性聚氨酯涂层剂的制备原料中亲水性扩链剂的质量百分含量为3～8％。


6.根据权利要求1～5任一项所述的水性聚氨酯涂层剂，其特征在于，所述封端剂包括亚硫酸氢钠；
优选地...

【专利技术属性】
技术研发人员：张浩，郑茹静，
申请(专利权)人：阜阳欣奕华材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34