CN107936211A - 一种涂料染色用的水性聚氨酯及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例示出一种涂料染色用的水性聚氨酯及其制备方法，所述聚氨酯包括：聚四亚甲基醚二醇：2质量份‑5质量份；聚碳多元醇：10质量份‑15质量份；六亚甲基二异氰酸酯：40质量份‑74质量份；单乙醇胺：2质量份‑10质量份；pH调节剂：0.1质量份‑1质量份；表面活性剂：0.2质量份‑0.5质量份。本申请实施例示出水性聚氨酯容易染色，制备成涂料，对涂覆材料手感影响小，色牢度好，同时，聚氨酯性能稳定，在酸性或碱性的环境下不易发生分解。
Description
技术领域
本发明涉及染料制备技术领域，特别涉及一种涂料染色用的水性聚氨酯及其制备方法。
背景技术
涂料是一种涂覆在物体表面并能形成牢固附着的连续薄膜的配套性工程材料，其广泛应用于工业生产和人们的日常生活，起着保护基材和美化外观的积极作用。随着各国环保法规的健全和人们环保意识的增强,传统溶剂型涂料中的挥发性有机化合物以及有害空气污染物的排放量受到愈来愈严格的限制，开发低污染、高性能、多功能的环保型水性涂料成为涂料技术发展的主要方向。双组分水性聚氨酯涂料将溶剂型双组分聚氨酯涂料的高性能和水性涂料的低有机化合物排放相结合，成为涂料工业研究的热点。
20世纪90年代以来，对双组分水性聚氨酯的研究主要集中在双组分水性聚氨酯的合成及其基础理论的研究上，经过十几年的发展，双组分水性聚氨酯涂料的相关产品已经成功用于市场。双组分水性聚氨酯由含羟基的水性多元醇树脂和含NCO基团低粘度多异氰酸酯固化剂组成。羟基树脂具有聚合物结构可调，乳液粒子构型可设计性，且还可赋予多种功能性，是双组分水性涂料性能的重要影响因素。
现有技术示出的聚氨酯制备方法制备出来的聚氨酯在应用于涂料中的过程中，通常改变了涂覆材料手感，经常导致涂覆材料的手感偏硬，同时，涂料对涂覆材料的涂覆牢度不好，聚氨酯不稳定，在酸性或碱性的环境下发生分解。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种涂料染色用的水性聚氨酯及其制备方法，以解现有技术示出的聚氨酯制备方法制备出的聚氨酯存在的技术问题。
本申请实施例第一方面示出一种涂料染色用的水性聚氨酯，所述聚氨酯包括：
聚四亚甲基醚二醇：2质量份-5质量份；
聚碳多元醇：10质量份-15质量份；
六亚甲基二异氰酸酯：40质量份-74质量份；
单乙醇胺：2质量份-10质量份；
pH调节剂：0.1质量份-1质量份；
表面活性剂：0.2质量份-0.5质量份。
可选择的，所述聚四亚甲基醚二醇的分子量为：5000。
可选择的，所述聚碳多元醇的质量份子量为：1000。
本申请实施例第二方面示出一种涂料染色用的水性聚氨酯的制备方法，所述方法包括：
预聚合反应：称取聚四亚甲基醚二醇：2质量份-5质量份；聚碳多元醇：10质量份-15质量份；六亚甲基二异氰酸酯：40质量份-74质量份，溶剂加入反应器中，发生预聚合反应，反应2h，然后脱去溶剂，得到预聚合反应产物；
调节pH：预聚合反应产物中加入单乙醇胺2质量份-10质量份，将pH调节剂：0.1质量份-1质量份，加入预聚合反应产物，调节预聚合反应产物的pH至4.0-5.0，得到酸中和聚合反应产物；
乳化反应：向酸中和聚合反应产物中表面活性剂，充分搅拌均匀，得到涂料染色用的水性聚氨酯。
可选择的，所述预聚合反应步骤中，预聚反应温度为80-100℃。
可选择的，所述乳化反应步骤中，搅拌的速率为1500-2000r/min。
可选择的，pH调节剂为：为三乙胺、冰醋酸中的一种或几种混合。
可选择的，所述然后脱去溶剂的步骤中，反应温度为120-150℃。
可选择的，溶剂为：丙酮、丁酮、N-乙基吡咯烷酮，按重量比加入量为10-30％；水按重量比加入量为50-70％。
由以上技术方案可知，本申请实施例示出一种涂料染色用的水性聚氨酯及其制备方法，所述聚氨酯包括：聚四亚甲基醚二醇：2质量份-5质量份；聚碳多元醇：10质量份-15质量份；六亚甲基二异氰酸酯：40质量份-74质量份；单乙醇胺：2质量份-10质量份；pH调节剂：0.1质量份-1质量份；表面活性剂：0.2质量份-0.5质量份。本申请实施例示出水性聚氨酯容易染色，制备成涂料，对涂覆材料手感影响小，色牢度好，同时，聚氨酯性能稳定，在酸性或碱性的环境下不易发生分解。
本申请实施例示出的方法包括：预聚合反应：称取聚四亚甲基醚二醇：2质量份-5质量份；聚碳多元醇：10质量份-15质量份；六亚甲基二异氰酸酯：40质量份-74质量份，溶剂加入反应器中，发生预聚合反应，反应2h，然后脱去溶剂，得到预聚合反应产物；调节pH：将pH调节剂：0.1质量份-1质量份，加入预聚合反应产物，调节预聚合反应产物的pH至4.0-5.0，得到酸中和聚合反应产物；乳化反应：向酸中和聚合反应产物中表面活性剂，充分搅拌均匀，得到涂料染色用的水性聚氨酯。
本申请实施例示出的方法通过聚四亚甲基醚二醇和聚碳多元醇组合与六亚甲基二异氰酸酯预聚反应，反应一段时间加入单乙醇胺，采用pH调节剂酸中和，最后发生乳化反应。采用本申请实施例示出的方法处理的基材更容易染色，手感影响小，色牢度好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据一优选实施例示出的一种涂料染色用的水性聚氨酯的制备方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请实施例第一方面示出一种涂料染色用的水性聚氨酯，所述聚氨酯包括：聚四亚甲基醚二醇：2质量份-5质量份；聚碳多元醇：10质量份-15质量份；六亚甲基二异氰酸酯：40质量份-74质量份；单乙醇胺：2质量份-10质量份；pH调节剂：0.1质量份-1质量份；表面活性剂：0.2质量份-0.5质量份。
可选择的，所述聚四亚甲基醚二醇的分子量为：5000。
可选择的，所述聚碳多元醇的质量份子量为：1000。
本申请实施例示出的聚四亚甲基醚二醇制备的原料是四氢呋喃，单体四氢呋喃进行开环聚合，形成主链由碳链和醚链组成的二醇类，线性结构，羟基位于主链的两端。由于PTMEG的主链是由碳链和醚链组成，由于不含不饱和键，柔顺性好，因而有较好的耐老化性能，力学性能最佳；又由于不含酯键，而有较好的耐水解性能。进而保证本申请实施例示出的聚氨酯对涂覆材料手感影响小。
本申请实施例制备聚氨酯采用聚醚多元醇作为原料。所述聚醚多元醇是主链含有醚键(—R—O—R—)，端基或侧基含有大于2个羟基(—OH)的低聚物。是以低分子量多元醇、多元胺或含活泼氢的化合物为起始剂，-与氧化烯烃在催化剂作用下开环聚合而成。氧化烯烃主要是氧化丙烯(环氧丙烷)，氧化乙烯(环氧乙烷)，其中以环氧丙烷最为重要。多元醇起始剂有丙二醇、乙二醇等二元醇，甘油三羟甲基丙烷等三元醇及季戊、四醇、木糖醇、山梨醇、蔗糖等多元醇；胺类起始剂为二乙胺、二乙烯三胺等。
本申请实施例示出的聚醚多元醇分子量为5000，用酸来中和，使聚醚呈微弱酸性。进而保证本申请实施例制备出来的聚氨酯具有良好的耐水性，抗冲击性和低温性。进而保证申请实施例制备出的聚氨酯具有良好的抗酸碱能力。
本申请实施例第二方面示出一种涂料染色用的水性聚氨酯的制备方法，请参阅图1，所述方法包括：
S101称取聚四亚甲基醚二醇：2质量份-5质量份；聚碳多元醇：10质量份-15质量份；六亚甲基二异氰酸酯：40质量份-74质量份，溶剂加入反应器中，发生预聚合反应，反应2h，然后脱去溶剂，得到预聚合反应产物；
S102预聚合反应产物中加入单乙醇胺2质量份-10质量份，将pH调节剂：0.1质量份-1质量份，加入预聚合反应产物，调节预聚合反应产物的pH至4.0-5.0，得到酸中和聚合反应产物；
S103向酸中和聚合反应产物中表面活性剂，充分搅拌均匀，得到涂料染色用的水性聚氨酯。
本申请实施例示出的方法包括：预聚合反应：称取聚四亚甲基醚二醇：2质量份-5质量份；聚碳多元醇：10质量份-15质量份；六亚甲基二异氰酸酯：40质量份-74质量份，溶剂加入反应器中，发生预聚合反应，反应2h，然后脱去溶剂，得到预聚合反应产物；调节pH：将pH调节剂：0.1质量份-1质量份，加入预聚合反应产物，调节预聚合反应产物的pH至4.0-5.0，得到酸中和聚合反应产物；乳化反应：向酸中和聚合反应产物中表面活性剂，充分搅拌均匀，得到涂料染色用的水性聚氨酯。
可选择的，所述预聚合反应步骤中，预聚反应温度为80-100℃。
预聚反应温度为80-100℃即可保证聚四亚甲基醚二醇，聚碳多元醇，以及，六亚甲基二异氰酸酯的聚合反应的顺利进行，同时保证在反应过程中溶剂不挥发。
可选择的，所述乳化反应步骤中，搅拌的速率为1500-2000r/min。
可选择的，pH调节剂为：三乙胺、为冰醋酸中的一种或几种混合。
可选择的，所述然后脱去溶剂的步骤中，反应温度为120-150℃。
可选择的，溶剂为：丙酮、丁酮、N-乙基吡咯烷酮，按重量比加入量为10-30％；水按重量比加入量为50-70％。
本申请实施例示出的方法采用丙酮、丁酮、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种混合作为溶剂；
聚四亚甲基醚二醇，聚碳多元醇，以及，六亚甲基二异氰酸酯通过在丙酮中的搅拌随后的离子化，本申请实施例示出的溶剂对聚四亚甲基醚二醇，聚碳多元醇，以及，六亚甲基二异氰酸酯聚合反应后生成的预聚合反应产物，具有锚固定效果，进而保证采用本申请实施例示出的方法处理的基材更容易染色，手感影响小，色牢度好。
实施例1：
称取聚四亚甲基醚二醇：2质量份；聚碳多元醇：10质量份；六亚甲基二异氰酸酯：42质量份，溶剂加入反应器中反应温度80℃，发生预聚合反应，反应2h，然后脱去溶剂，脱去溶剂的温度为120℃，得到预聚合反应产物；
预聚合反应产物中加入单乙醇胺2质量份，将pH调节剂：0.1质量份，加入预聚合反应产物，调节预聚合反应产物的pH至4.0，得到酸中和聚合反应产物；
向酸中和聚合反应产物中表面活性剂，充分搅拌均匀，搅拌的速率为1500r/min，得到涂料染色用的水性聚氨酯。
实施例2：
称取聚四亚甲基醚二醇：5质量份；聚碳多元醇：15质量份；六亚甲基二异氰酸酯：74质量份，溶剂加入反应器中反应温度100℃，发生预聚合反应，反应2h，然后脱去溶剂，脱去溶剂的温度为150℃，得到预聚合反应产物；
预聚合反应产物中加入单乙醇胺10质量份，将pH调节剂：1质量份，加入预聚合反应产物，调节预聚合反应产物的pH至4.0-5.0，得到酸中和聚合反应产物；
S103向酸中和聚合反应产物中表面活性剂，充分搅拌均匀，搅拌的速率为2000r/min，得到涂料染色用的水性聚氨酯。
实施例3：
称取聚四亚甲基醚二醇：2质量份；聚碳多元醇：10质量份；六亚甲基二异氰酸酯：60质量份，溶剂加入反应器中反应温度100℃，发生预聚合反应，反应2h，然后脱去溶剂，脱去溶剂的温度为120℃，得到预聚合反应产物；
预聚合反应产物中加入单乙醇胺5质量份，将pH调节剂：0.1质量份，加入预聚合反应产物，调节预聚合反应产物的pH至5.0，得到酸中和聚合反应产物；
向酸中和聚合反应产物中表面活性剂，充分搅拌均匀，搅拌的速率为1500r/min，得到涂料染色用的水性聚氨酯。
实施例4：
称取聚四亚甲基醚二醇：5质量份；聚碳多元醇：10质量份；六亚甲基二异氰酸酯74质量份，溶剂加入反应器中反应温度80℃，发生预聚合反应，反应2h，然后脱去溶剂，脱去溶剂的温度为150℃，得到预聚合反应产物；
预聚合反应产物中加入单乙醇胺8质量份，将pH调节剂：1质量份，加入预聚合反应产物，调节预聚合反应产物的pH至4.0，得到酸中和聚合反应产物；
向酸中和聚合反应产物中表面活性剂，充分搅拌均匀，搅拌的速率为2000r/min，得到涂料染色用的水性聚氨酯。
由以上技术方案可知，本申请实施例示出一种涂料染色用的水性聚氨酯及其制备方法，所述聚氨酯包括：聚四亚甲基醚二醇：2质量份-5质量份；聚碳多元醇：10质量份-15质量份；六亚甲基二异氰酸酯：40质量份-74质量份；单乙醇胺：2质量份-10质量份；pH调节剂：0.1质量份-1质量份；表面活性剂：0.2质量份-0.5质量份。本申请实施例示出水性聚氨酯容易染色，制备成涂料，对涂覆材料手感影响小，色牢度好，同时，聚氨酯性能稳定，在在酸性或碱性的环境下不易发生分解。
本申请实施例示出的方法包括：预聚合反应：称取聚四亚甲基醚二醇：2质量份-5质量份；聚碳多元醇：10质量份-15质量份；六亚甲基二异氰酸酯：40质量份-74质量份，溶剂加入反应器中，发生预聚合反应，反应2h，然后脱去溶剂，得到预聚合反应产物；调节pH：将pH调节剂：0.1质量份-1质量份，加入预聚合反应产物，调节预聚合反应产物的pH至4.0-5.0，得到酸中和聚合反应产物；乳化反应：向酸中和聚合反应产物中表面活性剂，充分搅拌均匀，得到涂料染色用的水性聚氨酯。
本申请实施例示出的方法通过聚四亚甲基醚二醇和聚碳多元醇组合与六亚甲基二异氰酸酯预聚反应，反应一段时间加入单乙醇胺，采用pH调节剂酸中和，最后发生乳化反应。采用本申请实施例示出的方法处理的基材更容易染色，手感影响小，色牢度好。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (9)
1.一种涂料染色用的水性聚氨酯，其特征在于，所述聚氨酯包括：
聚四亚甲基醚二醇：2质量份-5质量份；
聚碳多元醇：10质量份-15质量份；
六亚甲基二异氰酸酯：40质量份-74质量份；
单乙醇胺：2质量份-10质量份；
pH调节剂：0.1质量份-1质量份；
表面活性剂：0.2质量份-0.5质量份。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯，其特征在于，所述聚四亚甲基醚二醇的分子量为：5000。
3.根据权利要求1所述的水性聚氨酯，其特征在于，所述聚碳多元醇的质量份子量为：1000。
4.一种涂料染色用的水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
预聚合反应：称取聚四亚甲基醚二醇：2质量份-5质量份；聚碳多元醇：10质量份-15质量份；六亚甲基二异氰酸酯：40质量份-74质量份，溶剂加入反应器中，发生预聚合反应，反应2h，然后脱去溶剂，得到预聚合反应产物；
调节pH：预聚合反应产物中加入单乙醇胺2质量份-10质量份，将pH调节剂：0.1质量份-1质量份，加入预聚合反应产物，调节预聚合反应产物的pH至4.0-5.0，得到酸中和聚合反应产物；
乳化反应：向酸中和聚合反应产物中表面活性剂，充分搅拌均匀，得到涂料染色用的水性聚氨酯。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预聚合反应步骤中，预聚反应温度为80-100℃。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述乳化反应步骤中，搅拌的速率为1500-2000r/min。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，pH调节剂为：三乙胺、为冰醋酸中的一种或几种混合。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述然后脱去溶剂的步骤中，反应温度为120-150℃。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，溶剂为：丙酮、丁酮、N-乙基吡咯烷酮，按重量比加入量为10-30％；水按重量比加入量为50-70％。
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