《水分散型热塑性聚氨酯及其生产方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水分散型热塑性聚氨酯及其生产方法.pdf（6页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、10申请公布号CN104086739A43申请公布日20141008CN104086739A21申请号201410324064722申请日20140709C08G18/66200601C08G18/46200601C08G63/68820060171申请人浙江枧洋化工有限公司地址314500浙江省嘉兴市桐乡市石门镇创业路299号72发明人贝文理叶青赵亮74专利代理机构宁波市鄞州金源通汇专利事务所普通合伙33236代理人朱新学54发明名称水分散型热塑性聚氨酯及其生产方法57摘要本发明涉及高分子化工领域，尤其是一种水分散型热塑性聚氨酯树脂，它由亲水性聚脂多元醇、非亲水性聚脂多元醇、二异氰酸酯组成，。
2、该水分散型热塑性聚氨酯树脂及其生产方法，其结合热塑性聚氨酯的工艺方法合成出含亲水基团的水分散型热塑性聚氨酯树脂；亲水基团采用含磺酸盐取代基的二元酸酯通过与二元醇进行酯交换反应引入聚酯链段中，合成出亲水性聚酯，再以亲水性聚酯为原料合成聚氨酯树脂，由于所合成出的亲水聚酯常温下为液态，和其它非亲水性聚酯、聚醚、异氰酸酯有较好的相容性，因此不需要加入溶剂即可在无溶剂条件下合成出具有亲水基团的热塑性聚氨酯，该聚氨酯由于链段中分布磺酸盐亲水基团，因此可在水中形成稳定的分散体。51INTCL权利要求书1页说明书4页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页10申请公布号CN10。
3、4086739ACN104086739A1/1页21一种水分散型热塑性聚氨酯树脂，其特征是它由亲水性聚脂多元醇、非亲水性聚脂多元醇、二异氰酸酯、扩链剂组成，其中亲水性聚脂多元醇的质量占总质量的1535，非亲水性聚脂多元醇的质量占总质量的6575，二异氰酸酯的质量占总质量的815、扩链剂的质量占总质量的0515。2根据权利要求1所述的一种水分散型热塑性聚氨酯树脂，其特征是所述亲水性聚脂多元醇由已二酸、间苯二甲酸二甲酯5磺酸钠、新戊二醇、1，4丁二醇组成，其中已二酸的质量占上述组份总质量的2555，间苯二甲酸二甲酯5磺酸钠的质量占上述组份总质量的1525，新戊二醇的质量占上述组份总质量的1025，。
4、1，4丁二醇的质量占上述组份总质量的1530。3根据权利要求1或2所述的一种水分散型热塑性聚氨酯树脂，其特征是所述非亲水性聚脂多元醇为已二酸和二元醇的反应物，二元醇是乙二醇、二乙二醇、丙二醇、1，4丁二醇、新戊二醇的一种或几种。4根据权利要求1或2所述的一种水分散型热塑性聚氨酯树脂，其特征是所述二异氰酸酯为低活性芳香族二异氰酸酯或脂肪族二异氰酸酯。5根据权利要求3所述的一种水分散型热塑性聚氨酯树脂，其特征是所述二异氰酸酯为低活性芳香族二异氰酸酯或脂肪族二异氰酸酯。6根据权利要求3所述的一种水分散型热塑性聚氨酯树脂，其特征是所述非亲水性聚脂多元醇为己二酸、1，4丁二醇、新戊二醇三者的共聚物，分子。
5、量为2000。7根据权利要求5所述的一种水分散型热塑性聚氨酯树脂，其特征是所述二异氰酸酯为2,4甲苯二异氰酸酯或六亚甲基二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯。8一种水分散型热塑性聚氨酯树脂的生产方法，其特征是第一步合成亲水性聚脂多元醇，向带有真空脱水装置、装有温度计、搅拌器和冷凝装置的反应釜中加入配方量的己二酸，间苯二甲酸二甲酯5磺酸钠，新戊二醇，1，4丁二醇，升温同时开始搅拌；当升温到160190左右时，开始馏出水分和甲醇，继续升温至内温达到220，待馏出的水和甲醇接近理论量的时，并测定酸值小于或等于15MG/KOH时开始减压蒸出反应生成的低聚物和多余醇，当馏出物减少或变慢时，减压进行高真空反应，。
6、系统压力保持在80PA以下，反应时间254小时，缩聚反应结束，在氮气保护下，解除真空出料得到亲水性聚酯多元醇；第二步合成水分散型热塑性聚氨酯树脂，向反应釜中投入配方量的亲水性聚酯多元醇、非亲水聚酯多元醇、二异氰酸酯、扩链剂，在温度为7080下搅拌反应254小时；所得的半液态预反应物料注入密闭容器中在4560保温条件下放置一周后得到水分散型热塑性聚氨酯树脂。9根据权利要求8所述的一种水分散型热塑性聚氨酯树脂的生产方法，其特征是第一步中在投料的同时加入有机钛催化剂，且有机钛催化剂的质量大于或等于第一步投料总量的001；第二步中在搅拌反应3小时后加入有机铋催化剂，再将所得的半液态预反应料注入密闭容器。
7、中，其有机铋催化剂的质量大于或等于第二步投料总量的0005。10根据权利要求8所述的一种水分散型热塑性聚氨酯树脂的生产方法，其特征是所述的扩链剂为二元醇中的乙二醇、二乙二醇、丙二醇、1，4丁二醇、新戊二醇的一种。权利要求书CN104086739A1/4页3水分散型热塑性聚氨酯及其生产方法技术领域0001本发明涉及高分子化工领域，尤其是一种水分散型热塑性聚氨酯树脂及其生产方法。背景技术0002水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯体系，也称水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯。水性聚氨酯以水为溶剂，无污染、安全可靠、机械性能优良、相容性好、易于改性。生产水性聚氨酯树脂时，目前普遍采。
8、用的是丙酮法工艺，即首先合成含有亲水性基团的预聚体，再将将预聚体溶解在丙酮之中，以降低体系的黏度，再在高速搅拌下，加入大量水产生相倒转，水变为连续相从而形成聚氨酯聚合物的水分散体，最后蒸馏除去丙酮得到不含溶剂的水性聚氨酯树脂。但此种方法有以下一些缺点首先，因为搅拌桨转速和电机功率的限制，预聚体黏度必须控制在可搅拌的范围内，因此也就无法获得较高分子量的聚氨酯聚合物，目前解决此问题的方法是在分散后的预聚体加入高活性氨基树脂进行扩链，但是此时由于水的存在，氨扩链和水扩链存在竞争，所得的聚氨酯聚合物为链段中存在氨基甲酸酯、脲基甲酸酯等多种成分，乳液粒径分布宽，储存稳定性不佳；同时丙酮法合成工艺时间较长。
9、，操作复杂，重复性不好。0003热塑性聚氨酯（简称TPU）是广泛应用的一类聚氨酯材料，与溶剂法合成聚氨酯树脂的工艺不同，TPU合成时完全不使用溶剂，而是直接将熔化状态的原料进行物理混合，然后通过高温快速反应或者中温慢速熟化达到所需的分子量，整个过程不使用溶剂，操作简便易实现大规模连续生产。热塑性聚氨酯一般可溶于极性溶剂，如丙酮、丁酮、乙酸乙酯、甲苯等，但由于分子链上无亲水基团，因此无法分散于水中形成稳定的乳液。发明内容0004本发明的目的是为了解决上述技术的不足而提供一种具有亲水性基团的水分散型热塑性聚氨酯树脂及其生产方法。0005为了达到上述目的，本发明所设计的水分散型热塑性聚氨酯树脂，它由。
10、亲水性聚脂多元醇、非亲水性聚脂多元醇、二异氰酸酯组成，其中亲水性聚脂多元醇的质量占总质量的1535，非亲水性聚脂多元醇的质量占总质量的6575，二异氰酸酯的质量占总质量的815、扩链剂的质量占总质量的0515。0006所述亲水性聚脂多元醇由已二酸、间苯二甲酸二甲酯5磺酸钠、新戊二醇、1，4丁二醇组成，其中已二酸的质量占上述组份总质量的2555，间苯二甲酸二甲酯5磺酸钠的质量占上述组份总质量的1525，新戊二醇的质量占上述组份总质量的1025，1，4丁二醇的质量占上述组份总质量的1530。0007所述非亲水性聚脂多元醇为已二酸和二元醇的反应物，二元醇是乙二醇、二乙二醇、丙二醇、1，4丁二醇、新戊。
11、二醇的一种或几种，作为优选，所述非亲水性聚脂多元醇为己二酸、1，4丁二醇、新戊二醇三者的共聚物，分子量为2000。说明书CN104086739A2/4页40008所述二异氰酸酯为低活性芳香族二异氰酸酯或脂肪族二异氰酸酯，作为优选，所述二异氰酸酯为2,4甲苯二异氰酸酯或六亚甲基二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯。0009一种水分散型热塑性聚氨酯树脂的生产方法，第一步合成亲水性聚脂多元醇，向带有真空脱水装置、装有温度计、搅拌器和冷凝装置的反应釜中加入配方量的己二酸，间苯二甲酸二甲酯5磺酸钠，新戊二醇，1，4丁二醇，升温同时开始搅拌；当升温到160190左右时，开始馏出水分和甲醇，继续升温至内温达到22。
12、0，待馏出的水和甲醇接近理论量的时，并测定酸值小于或等于15MG/KOH时开始减压蒸出反应生成的低聚物和多余醇，当馏出物减少或变慢时，减压进行高真空反应，系统压力保持在80PA以下，反应时间254小时，缩聚反应结束，在氮气保护下，解除真空出料得到亲水性聚酯多元醇；第二步合成水分散型热塑性聚氨酯树脂，向反应釜中投入配方量的亲水性聚酯多元醇、非亲水聚酯多元醇、二异氰酸酯、扩链剂，在温度为7080下搅拌反应254小时；所得的半液态预反应物料注入密闭容器中在4560保温条件下放置一周后得到水分散型热塑性聚氨酯树脂。0010作为优化，第一步中在投料的同时加入有机钛催化剂，且有机钛催化剂的质量大于或等于第。
13、一步投料总量的001；第二步中在搅拌反应3小时后加入有机铋催化剂，再将所得的半液态预反应料注入密闭容器中，其有机铋催化剂的质量大于或等于第二步投料总量的0005；所述的有机钛催化剂为钛酸四异丙酯。0011其中扩链剂为二元醇中的乙二醇、二乙二醇、丙二醇、1，4丁二醇、新戊二醇的一种，优选为1，4丁二醇。0012本发明所得到的水分散型热塑性聚氨酯树脂及其生产方法，其结合热塑性聚氨酯的工艺方法合成出含亲水基团的水分散型热塑性聚氨酯树脂；亲水基团采用含磺酸盐取代基的二元酸酯通过与二元醇进行酯交换反应引入聚酯链段中，合成出亲水性聚酯，再以亲水性聚酯为原料合成聚氨酯树脂，其中采用的磺酸盐取代基的二元酸酯为。
14、间苯二甲酸二甲酯5磺酸钠。由于所合成出的亲水聚酯常温下为液态，和其它非亲水性聚酯、聚醚、异氰酸酯有较好的相容性，因此不需要加入溶剂即可在无溶剂条件下合成出具有亲水基团的热塑性聚氨酯，该聚氨酯由于链段中分布磺酸盐亲水基团，因此可在水中形成稳定的分散体。0013其具有可固化、透明、耐黄变等特点。具体实施方式0014下面通过实施例对本发明作进一步的描述。0015实施例1本实施例描述的水分散型热塑性聚氨酯树脂合成过程中的亲水性聚脂多元醇的生产方法，向带有真空脱水装置、装有温度计、搅拌器和冷凝装置的反应釜中加入己二酸1461KG，间苯二甲酸二甲酯5磺酸钠897KG，新戊二醇60KG，1，4丁二醇90KG。
15、、催化剂钛酸四异丙酯003KG，升温同时开始搅拌；当升温到180左右时，开始馏出水分和甲醇，继续升温至内温达到220，待馏出的水和甲醇接近理论量的时，并测定酸值小于15MG/KOH时开始减压蒸出反应生成的低聚物和多余醇，当馏出物减少或变慢时，减压进行高真空反应，系统压力保持在80PA以下，反应时间3小时，缩聚反应结束，在氮气保护下，解说明书CN104086739A3/4页5除真空出料得到亲水性聚酯多元醇。0016实施例2本实施例描述的水分散型热塑性聚氨酯树脂的生产方法向反应釜中投入100KG前述亲水性聚酯多元醇，400KG含聚己二酸新戊二醇成分非亲水性聚酯多元醇，扩链剂1,4丁二醇5KG，甲苯。
16、二异氰酸酯59KG在温度为72下搅拌进行3小时；然后加入28G有机铋催化剂，分装注入20KG带有气密装置的铁桶中，50保温条件下放置一周后得到水分散型热塑性聚氨酯树脂固体WTPU1。0017实施例3本实施例描述的水分散型热塑性聚氨酯树脂的生产方法向反应釜中投入100KG亲水性聚酯多元醇，450KG含聚己二酸新戊二醇成分的非亲水性聚酯多元醇，扩链剂1,4丁二醇5KG，甲苯二异氰酸酯615KG在温度为72下搅拌进行3小时；然后加入30G有机铋催化剂，分装注入20KG带有气密装置的铁桶中，50保温条件下放置一周后得到水分散型热塑性聚氨酯树脂固体WTPU2。0018实施例4本实施例描述的水分散型热塑性。
17、聚氨酯树脂的生产方法向反应釜中投入100KG亲水性聚酯多元醇，500KG含聚己二酸新戊二醇成分的非亲水性聚酯多元醇，扩链剂1,4丁二醇5KG，甲苯二异氰酸酯634KG在温度为72下搅拌进行3小时；然后加入32G有机铋催化剂，分装注入20KG带有气密装置的铁桶中，50保温条件下放置一周后得到水分散型热塑性聚氨酯树脂固体WTPU3。0019实施例5取实施例2中的水分散型热塑性聚氨酯树脂固体WTPU110KG,用90KG丙酮溶解，制得固体含量10的稀溶液。在高速搅拌下迅速加入去离子水12KG，继续搅拌2分钟完成分散。将所得分散液加入带有溶剂回收装置的蒸馏釜内进行减压蒸馏，得到乳白色至半透明水性聚氨酯。
18、乳液。0020实施例6取实施例3中的水分散型热塑性聚氨酯树脂固体WTPU210KG,用90KG丙酮溶解，制得固体含量10的稀溶液。在高速搅拌下迅速加入去离子水12KG，继续搅拌2分钟完成分散。将所得分散液加入带有溶剂回收装置的蒸馏釜内进行减压蒸馏，得到乳白色至半透明水性聚氨酯乳液。0021实施例7取实施例4中的水分散型热塑性聚氨酯树脂固体WTPU310KG,用90KG丙酮溶解，制得固体含量10的稀溶液。在高速搅拌下迅速加入去离子水12KG，继续搅拌2分钟完成分散。将所得分散液加入带有溶剂回收装置的蒸馏釜内进行减压蒸馏，得到乳白色至半透明水性聚氨酯乳液。0022表1水分散型热塑性聚氨酯树脂及其水分散液说明书CN104086739A4/4页6水分散型热塑性聚氨酯树脂固体溶于丙酮中，制成固含量为10的稀溶液从表1可以看出，由本发明所述方法可制得的水分散型热塑性聚氨酯树脂，该固体树脂可通过简单的方法分散于水中，形成高固含量稳定的水性聚氨酯乳液。该合成步骤和传统合成水性聚氨酯的方法有明显区别，这些区别在应用上体现的好处是该领域人员所熟知的。说明书CN104086739A。