一种水性聚氨酯树脂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树脂及其制备方法和应用，所述水性聚氨酯树脂的制备原料包括二聚酸聚酯多元醇、二异氰酸酯、扩链剂和催化剂的组合；且所述二聚酸聚酯多元醇的制备原料包括二聚酸、二元醇和复合稳定剂的组合；通过在二聚酸聚酯多元醇的制备原料中添加复合稳定剂，使其酸度更低，分子量分布更窄；进一步在水性聚氨酯树脂的制备原料中添加上述二聚酸聚酯多元醇，在树脂中引入二聚酸分子链，可以使所述水性聚氨酯树脂具有优异的耐水解性、耐候性、耐磨性、耐热性以及力学性能；且可以克服固化速度慢的缺点，成膜后具有高透、高亮和附着力好的特性，满足合成革领域的需求。满足合成革领域的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种水性聚氨酯树脂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于聚氨酯合成
，具体涉及一种水性聚氨酯树脂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]绿色环保已成为当今世界人们最关注的话题之一，也成为社会经济发展的重要指标。目前在水性聚氨酯合成领域，使用的原材料一般源于石油基类的不可再生资源。为了进一步保护自然环境以及保障社会经济的可持续发展，源于可再生资源的二聚酸是替代己二酸的优质原料，在水性聚氨酯的合成领域有重要的用途。
[0003]二聚酸由于具有独特的分子结构，在高分子材料领域得到愈来愈多的应用。以二聚酸和短分子二醇等为原料合成的高相对分子质量的聚酯多元醇，用于合成的水性聚氨酯树脂，具有良好的柔韧性和较高的强度。相对分子质量较小的二聚酸聚酯二醇，既具有柔性又有刚性，同时有很好的溶解性，此类聚酯二醇可赋予聚氨酯材料优越的机械性能和热稳定性，已被用于制备如聚氨酯
‑
脲水分散液、聚氨酯泡沫及高分子表面活性剂等。
[0004]CN113265901A公开了一种二聚酸基水性聚氨酯表面施胶剂及其制备方法和应用，属于表面施胶剂制备
将二聚酸聚酯二醇、聚己内酯二醇和二异氰酸酯混合进行预聚合反应；随后加入亲水扩链剂进行扩链反应；再加入三乙胺进行中和反应，最后加入去离子水乳化得到二聚酸基水性聚氨酯表面施胶剂。该专利技术不仅实现了二聚酸在绿色环保涂料领域的高值化利用，还为纸张防水防油性能的改善提供了一种环境友好、可持续、经济的方法，且制备得到的二聚酸基水性聚氨酯乳液作为纸张表面施胶剂，可显著改善纸张的防水、防油性及力学性能。
[0005]但是，由于现有技术中所采用的的二聚酸聚酯多元醇的分子量分布较宽，，且色度、酸值还有待进一步降低，进而采用其作为原料制备得到的水性聚氨酯性能够较差，难以在合成革领域大范围应用。
[0006]因此，本专利技术的目的在于提供一种以二聚酸聚酯多元醇为原料，且具有优异的耐候性、耐磨性、耐热性以及力学性能的水性聚氨酯树脂。

技术实现思路

[0007]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树脂及其制备方法和应用，所述水性聚氨酯树脂的制备原料包括二聚酸聚酯多元醇、二异氰酸酯、扩链剂和催化剂的组合；所述二聚酸聚酯多元醇的制备原料包括二聚酸、二元醇和复合稳定剂；采用二聚酸、二元醇和复合稳定剂为原料制备得到的二聚酸聚酯多元醇的色度和酸值较低，进而采用其作为制备原料制备得到的水性聚氨酯树脂的综合性能十分优异。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供一种水性聚氨酯树脂，所述水性聚氨酯树脂的制备原料包括二聚酸聚酯多元醇、二异氰酸酯、扩链剂和催化剂的组合；
[0010]所述二聚酸聚酯多元醇的制备原料包括二聚酸、二元醇和复合稳定剂。
[0011]本专利技术提供的水性聚氨酯树脂的制备原料包括二聚酸聚酯多元醇、二异氰酸酯、扩链剂和催化剂的组合；且所述二聚酸聚酯多元醇的制备原料包括二聚酸、二元醇和复合稳定剂；其中，二聚酸源于可再生资源，在保障环境友好的同时，有助于促进可再生资源的应用以及聚氨酯树脂的可再生性；而复合稳定剂的添加可以限制二聚酸聚酯多元醇整个制备过程中副产物的产生，使得制备得到的二聚酸聚酯多元醇的分子质量分布更窄，收率更高；进而使其制备得到的水性聚氨酯树脂可以克服传统水性聚氨酯室温固化速度慢，耐水性耐候性、耐磨性、耐热性以及力学性能差等缺点；且具有成膜后亮度高和附着力好的特性，可满足在一些特殊应用领域的需求。
[0012]在本专利技术中，所述催化剂可以选自购自美国领先化学品公司的BICAT 8118。
[0013]优选地，所述水性聚氨酯树脂的制备原料中二聚酸聚酯多元醇的质量百分含量为10～40％，例如15％、20％、25％、30％、35％或40％等。
[0014]优选地，所述二聚酸聚酯多元醇的数均分子量为1000～5000，例如1500、2000、2500、3000、3500、4000或4500等。
[0015]优选地，所述二聚酸聚酯多元醇的制备原料按照重量份包括如下组分：
[0016][0017]其中，所述二元醇可以为15重量份、20重量份、25重量份、30重量份、35重量份、40重量份或45重量份等。
[0018]所述二聚酸可以为55重量份、60重量份、65重量份、70重量份、75重量份、80重量份、85重量份、90重量份或95重量份等。
[0019]所述催化剂可以为0.01重量份、0.015重量份、0.02重量份、0.025重量份、0.03重量份、0.035重量份、0.04重量份或0.045重量份等。
[0020]所述复合稳定剂可以为0.005重量份、0.007重量份、0.009重量份、0.011重量份、0.013重量份、0.015重量份、0.017重量份、0.019重量份、0.02重量份、0.023重量份、0.026重量份或0.029重量份等。
[0021]作为本专利技术的优选技术方案，本专利技术所采用的二聚酸聚酯多元醇的制备原料包括特定份数的二元醇、二聚酸、催化剂和复合稳定剂的组合；通过在制备原料中添加特定份数的复合稳定剂，可以限制二聚酸聚酯多元醇整个制备过程中副产物的产生；所述复合稳定剂的加入，一方面可以降低酯化阶段二元醇被氧化；另一方面还可以降低在缩聚阶段二聚酸被氧化，从而使得整个制备过程中副产物的产生较少，最终得到酸值低和色度低的二聚酸聚酯多元醇；且通过上述制备原料的组合制备得到的二聚酸聚酯多元醇的分子质量分布更窄，收率更高，使得所述二聚酸聚酯多元醇更适用于水性聚氨酯树脂的合成。
[0022]优选地，所述二元醇包括乙二醇、1,2
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丙二醇、1,3
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丙二醇、2
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甲基
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1,3
‑
丙二醇、
1,4
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丁二醇、1,5
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戊二醇、新戊二醇或1,6
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己二醇中的任意一种或至少两种的组合。
[0023]优选地，所述催化剂包括钛酸四异丙酯、钛酸四正丁酯、钛酸四叔丁酯、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、月桂酸铋、氧化锌或三氧化二锑中的任意一种或至少两种的组合。
[0024]优选地，所述复合稳定剂包括磷酸酯类热稳定剂和亚磷酸酯类热氧稳定剂的组合。
[0025]优选地，所述磷酸酯类热稳定剂包括磷酸三苯酯、磷酸三乙酯、甲膦酸三乙酯或三乙基膦酰乙酸酯中的任意一种或至少两种的组合。
[0026]优选地，所述亚磷酸酯类热氧稳定剂包括亚磷酸三苯酯、亚磷酸三(2,4
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二叔丁基苯基)酯、双(2,4
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二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、双十八烷基季戊四醇二亚磷酸酯或四(2,4
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二叔丁基酚)
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4,4'
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联苯基二亚磷酸酯中的任意一种或至少两种的组合。
[0027]优选地，所述二聚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水性聚氨酯树脂，其特征在于，所述水性聚氨酯树脂的制备原料包括二聚酸聚酯多元醇、二异氰酸酯、扩链剂和催化剂的组合；所述二聚酸聚酯多元醇的制备原料包括二聚酸、二元醇和复合稳定剂的组合。2.根据权利要求1所述的水性聚氨酯树脂，其特征在于，所述水性聚氨酯树脂的制备原料中二聚酸聚酯多元醇的质量百分含量为10～40％；优选地，所述二聚酸聚酯多元醇的数均分子量为1000～5000；优选地，所述二聚酸聚酯多元醇的制备原料按照重量份包括如下组分：优选地，所述二元醇包括乙二醇、1,2
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丙二醇、1,3
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丙二醇、2
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甲基
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1,3
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丙二醇、1,4
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丁二醇、1,5
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戊二醇、新戊二醇或1,6
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己二醇中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述催化剂包括钛酸四异丙酯、钛酸四正丁酯、钛酸四叔丁酯、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、月桂酸铋、氧化锌或三氧化二锑中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述复合稳定剂包括磷酸酯类热稳定剂和亚磷酸酯类热氧稳定剂的组合；优选地，所述磷酸酯类热稳定剂包括磷酸三苯酯、磷酸三乙酯、甲膦酸三乙酯或三乙基膦酰乙酸酯中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述亚磷酸酯类热氧稳定剂包括亚磷酸三苯酯、亚磷酸三(2,4
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二叔丁基苯基)酯、双(2,4
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二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、双十八烷基季戊四醇二亚磷酸酯或四(2,4
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二叔丁基酚)
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4,4'
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联苯基二亚磷酸酯中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述二聚酸聚酯多元醇的制备原料还包括其他二元酸；优选地，所述其他二元酸包括丁二酸、戊二酸、己二酸、壬二酸或癸二酸中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述二聚酸聚酯多元醇的制备原料中其他二元酸的含量为0～50重量份且不等于0。3.根据权利要求1或2所述的水性聚氨酯树脂，其特征在于，所述二聚酸聚酯多元醇和二异氰酸酯的质量比为(0.5～2):1；优选地，所述二异氰酸酯包括六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、双环己基甲烷二异氰酸酯或四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选为六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯或双环己基甲烷二异氰酸酯中的任意一种或至少两种的组合。4.根据权利要求1～3任一项所述的水性聚氨酯树脂，其特征在于，所述二聚酸聚酯多元醇和扩链剂的质量比为(5～10):1；优选地，所述扩链剂包括亲水扩链剂；优选地，所述亲水扩链剂包括2,2
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【专利技术属性】
技术研发人员：赵波峰，蒋红梅，孙丽娟，唐劲松，
申请(专利权)人：上海华峰新材料研发科技有限公司，
类型：发明
国别省市：