聚氨酯表面施胶剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种新型聚氨酯表面施胶剂的制备方法，首先将二异氰酸酯、聚二醇混合均匀后加入适量的催化剂反应，得聚氨酯预聚体；再加入亲水扩链剂和聚氨酯预聚体反应；降温，加入有机碱调节ｐＨ值，高速剪切下加去离子水乳化得到聚氨酯乳液；升温，将乙烯基单体加入聚氨酯乳液，用引发剂引发聚合即可制得改性的水性聚氨酯乳液表面施胶剂。采用本发明专利技术可以完全消除小分子乳化剂和有机溶剂对施胶剂产品应用性能和环境保护的不利影响，替代浆内施胶。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于精细化学品制备工艺领域，特别涉及一种聚氨酯表面施胶剂乳液的制备方法。
技术介绍
聚合物表面施胶剂由于分子大小、结构可调，使其具有特定的功能和广泛的应用 范围。目前，所使用的聚合物表面施胶剂主要有苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)、苯乙烯-丙 烯酸共聚物水溶液(SAA)、苯乙烯-丙烯酸酯乳液共聚物(SAE)、水性聚氨酯胶乳(PUD)等。 目前沿用的聚合物表面施胶剂在制备过程中需要有机溶剂或表面活性剂，起泡性 较高，对环境或应用效果不利。以上问题抑制了表面施胶完全代替浆内施胶，使二次纤维的 扩大应用及应用高级化受到了限制。 水性聚氨酯以水为介质，具有不易燃烧、无毒、不污染环境、节省能源、操作加工方 便等优点，且与其他表面施胶剂比较，其成膜性更好，因此在表面施胶剂中占有重要地位。 水性聚氨酯的水性化主要可以通过强制乳化和自乳化两种方法实现。自乳化法是在聚氨酯 预聚体分子中引入亲水基团，使其能在水中乳化，可以完全消除小分子乳化剂和有机溶剂 对施胶剂产品应用性能和环境保护的不利影响，但是由于亲水基团的引入，水性聚氨酯膜 往往存在耐水、耐溶剂性及力学性能较差的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种聚氨酯表面施胶剂的制 备方法，所制备的表面聚氨酯表面施胶剂是一种具有良好的粘合性能、良好的成膜性能的 微乳液状表面施胶剂，并能够根据纸张种类和要求对产品进行调整，以达到理想的疏水性 能、粘合性能及成膜性能之间的统一，最终实现表面施胶代替浆内施胶，并可大幅度提高二 次纤维纸的性能指标，扩大二次纤维再利用；并进一步提高箱板纸、瓦楞纸的强度。 为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是 1)首先将聚二醇加入到干燥反应器中，并将反应器加热到80 9(TC，然后再将 二异氰酸酯和催化剂二月桂酸二丁基锡加入到反应器中，聚二醇与二异氰酸酯的质量比为 1 : 0. 3-1.5，聚二醇与催化剂二月桂酸二丁基锡的质量比为l : 0.001-0. 01 ，在80 90°C 进行聚合反应1. 0 4. 5小时，形成聚氨酯预聚体A ; 2)将聚氨酯预聚体A和亲水扩链剂按1 : 0. 05-0. 15的质量比混合均匀进行扩链 反应，反应温度为60 8(TC，反应时间为1 4小时，得到聚合物B ; 3)降温，在聚合物B中加入有机碱调节pH值为7. 0 8. 0后，高速搅拌下加入温 度为0-4(TC的去离子水，得固体含量为30%的白色聚氨酯乳液C ; 4)将水与水溶性引发剂按1 : 0. 002-1的质量比混合均匀得到引发剂水溶液D ; 5)升温60-95°C ，将乙烯基单体和溶液D分别同时滴加到乳液C中，其中乙烯基单 体和乳液C的质量比为1 : l-30，乙烯基单体和溶液D的质量比为1 : 0.01-25，滴加时间3为30-120min，滴加完毕后保温2_6h，得到改性的水性聚氨酯表面施胶剂。 本专利技术的聚二醇为聚醚二元醇或聚酯二元醇，且聚醚二元醇和聚酯二元醇数均相 对分子质量分别为1000或2000，聚醚二元醇为聚氧化丙烯二醇或聚四氢呋喃二醇；聚酯二 元醇为聚己内酯二元醇、聚碳酸酯二元醇或聚己二酸丁二醇酯二元醇； 二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或二 苯基甲烷二异氰酸酯；亲水扩链剂有磺酸盐型和羧酸盐型两类，磺酸盐型扩链剂为乙二胺 基乙磺酸钠、l，4-丁二醇-2-磺酸钠或1，2-二羟基_3-丙磺酸钠；羧酸盐型扩链剂为二羟 甲基丙酸或二羟甲基丁酸； 有机碱为三甲胺、三乙胺或三乙醇胺； 水溶性引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸铵_亚硫酸(氢)钠、过硫酸钾_亚 硫酸(氢)钠、过硫酸铵_硫代硫酸钠、过硫酸钾_硫代硫酸钠或水溶性偶氮引发剂； 乙烯基单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯 酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、甲基丙烯酸己酯、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸十八 酯、苯乙烯或甲基苯乙烯中的一种或几种任意比例的混合物。 本专利技术采用聚氨酯乳液作为高分子表面活性剂和分散剂，以乙烯基单体为共聚单 体，通过无皂乳液共聚合，得到具有良好粘合性能、成膜性能的微乳液状表面施胶剂，可以 完全消除小分子乳化剂和有机溶剂对产品应用性能和环境保护的不利影响，实现表面施胶 代替浆内施胶，提高纸张的性能指标，如提高二次纤维纸、轻克重箱板纸、瓦楞纸等多类纸 种的强度。本专利技术工艺操作简单、节能环保，将聚氨酯表面施胶剂乳液用于二次纤维纸、瓦 楞原纸、涂布原纸的表面施胶，具有良好的发展前景。而且适合于本专利技术的原料种类非常广 泛。 当以质量分数为1 %的改性水性聚氨酯乳液进行表面施胶时，纸张施胶度可以达 到100秒，纸张的抗张强度、耐破度、耐折度、撕裂度分别提高42 % 、 13 % 、38 % 、 18 % 。具体实施方式 实施例1 : 1)首先将聚氧化丙烯二醇加入到干燥反应器中，并将反应器加热到8(TC，然后再将异佛尔酮二异氰酸酯和催化剂二月桂酸二丁基锡加入到反应器中，聚氧化丙烯二醇与异佛尔酮二异氰酸酯的质量比为1 : 0.3，聚氧化丙烯二醇与催化剂二月桂酸二丁基锡的质量比为l : 0.001，在8(TC进行聚合反应4.5小时，形成聚氨酯预聚体A; 2)将聚氨酯预聚体A和亲水扩链剂乙二胺基乙磺酸钠按1 : 0. 05的质量比混合均匀进行扩链反应，反应温度为60°C ，反应时间为4小时，得到聚合物B ; 3)降温，在聚合物B中加入有机碱三甲胺调节pH值为7. 5后，高速搅拌下加入温度为0-4(TC的去离子水，得固体含量为30%的白色聚氨酯乳液C ; 4)将水与水溶性引发剂过硫酸铵按1 : 0. 002的质量比混合均匀得到引发剂水溶 液D ; 5)升温95t:，将乙烯基单体丙烯酸甲酯和溶液D分别同时滴加到乳液C中，其中 乙烯基单体和乳液C的质量比为1 : 30，乙烯基单体和溶液D的质量比为1 : 25，滴加时 间为120min，滴加完毕后保温2h，得到改性的水性聚氨酯表面施胶剂。 实施例2 : 1)首先将聚四氢呋喃二醇加入到干燥反应器中，并将反应器加热到9(TC，然后再 将甲苯二异氰酸酯和催化剂二月桂酸二丁基锡加入到反应器中，聚四氢呋喃二醇与甲苯 二异氰酸酯的质量比为l : 1.2，聚四氢呋喃二醇与催化剂二月桂酸二丁基锡的质量比为 1 : 0.005，在9(TC进行聚合反应1.0小时，形成聚氨酯预聚体A; 2)将聚氨酯预聚体A和亲水扩链剂1，4-丁二醇-2-磺酸钠按1 : 0. 1的质量比 混合均匀进行扩链反应，反应温度为7(TC，反应时间为1小时，得到聚合物B ; 3)降温，在聚合物B中加入有机碱三乙胺调节pH值为7. 0后，高速搅拌下加入温 度为0-4(TC的去离子水，得固体含量为30%的白色聚氨酯乳液C ; 4)将水与水溶性引发剂过硫酸钾按1 : O.OOl的质量比混合均匀得到引发剂水溶 液D ; 5)升温6(TC，将乙烯基单体甲基丙烯酸甲酯和溶液D分别同时滴加到乳液C中，其中乙烯基单体和乳液c的质量比为i : 15，乙烯基单体和溶液D的质量比为i : io，滴加时间为80min，滴加完毕后保温5h，得到改性的水性聚氨酯表面施胶剂。 实施例3: 1)首先本文档来自技高网...

【技术保护点】
聚氨酯表面施胶剂的制备方法，其特征在于：　　１）首先将聚二醇加入到干燥反应器中，并将反应器加热到８０～９０℃，然后再将二异氰酸酯和催化剂二月桂酸二丁基锡加入到反应器中，聚二醇与二异氰酸酯的质量比为１∶０．３－１．５，聚二醇与催化剂二月桂酸二丁基锡的质量比为１∶０．００１－０．０１，在８０～９０℃进行聚合反应１．０～４．５小时，形成聚氨酯预聚体Ａ；　　２）将聚氨酯预聚体Ａ和亲水扩链剂按１∶０．０５－０．１５的质量比混合均匀进行扩链反应，反应温度为６０～８０℃，反应时间为１～４小时，得到聚合物Ｂ；　　３）降温，在聚合物Ｂ中加入有机碱调节ｐＨ值为７．０～８．０后，高速搅拌下加入温度为０－４０℃的去离子水，得固体含量为３０％的白色聚氨酯乳液Ｃ；　　４）将水与水溶性引发剂按１∶０．００２－１的质量比混合均匀得到引发剂水溶液Ｄ；　　５）升温６０－９５℃，将乙烯基单体和溶液Ｄ分别同时滴加到乳液Ｃ中，其中乙烯基单体和乳液Ｃ的质量比为１∶１－３０，乙烯基单体和溶液Ｄ的质量比为１∶０．０１－２５，滴加时间为３０－１２０ｍｉｎ，滴加完毕后保温２－６ｈ，得到改性的水性聚氨酯表面施胶剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赖小娟，沈一丁，王磊，赵静，王小荣，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]