专利名称：一种纳米阴离子型聚氨酯复合水乳胶的制备方法
专利说明一种纳米阴离子型聚氨酯复合水乳胶的制备方法 本发明涉及化工技术领域，具体地说是一种纳米阴离子型聚氨酯复合水乳胶的制备方法。单组分聚氨酯水乳胶普遍存在耐水性较差、强度较低的弱点，这给其应用带来了很大的限制。此外，通常的阴离子型聚氨酯水分散体多为低黏度液体，固含量低，易于流动，在非水平基面上使用易造成厚薄不均，而且还产生流挂，影响应用效果。本发明通过在纳米材料与阴离子型聚氨酯水分散体原位复合极大地改善了其耐水性与粘接强度；并通过加入一种体架材料使其成为具有触变性的、易于涂抹的粘稠液体或膏状体，在非水平基面上使用不产生厚薄不均与流挂现象，使用十分方便。本发明的目的在于提供一种新型的高强度纳米阴离子型聚氨酯复合水乳胶的制备方法。
为实现上述目的，设计一种新型的高强度纳米阴离子型聚氨酯复合水乳胶的制备方法，一种纳米阴离子型聚氨酯复合水乳胶，由二异氰酸酯(A)、具有活性氨基和以及或羟基的化合物(B)、纳米材料(C)、含羧基二元醇(D)、中和剂(E)、体架材料(F)等物质反应合成。二异氰酸酯(A)是脂肪族或芳香族的，可以是TDI-100、TDI-80、MDI、HMDI、IPDI、HDI、NDI、XDI等。具有活性氨基和、或羟基的化合物(B)含有两个活性氨基和、或羟基的大分子或低分子可以是聚醚、聚酯、乙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、甲基丙二醇、乙二胺、三乙烯二胺、一缩二乙二醇等。纳米材料(C)可以是纳米SiO2、纳米TiO2、纳米ZnO、纳米CaCO3、纳米Al2O3、纳米蒙脱土、纳米黏土等无机纳米材料，比较常用的是纳米SiO2、纳米TiO2、纳米ZnO、纳米CaCO3、纳米Al2O3、纳米蒙脱土、纳米黏土。纳米材料(C)的粒度必须为10～100nm，最好在10～60nm。二元醇(D)是含有COOH基团的小分子二元醇，可以是二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸。中和剂(E)可以是氢氧化钠、氢氧化锂等无机碱，也可以是三乙胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺等有机碱。体架材料(F)是一种分子筛粉，其化学式为Na2O·Al2O3·2SiO2·4.5H2O，主要典型物理性质为颜色及形状 白色、粉状松装密度g/ml 0.4相对结晶度％ ∽100
水吸附值％ RH-55％≥27烧失量％ 575℃，1h≤22PH值5％浮悬物≤11.5(1)脂肪族或芳香族的二异氰酸酯(A)与经过原位复合处理的多元醇(B)纳米材料(C)的部分或全部，(2)以NCO/OH(NH)＝1.5-2.5的摩尔比在40～80℃进行预聚反应1～6小时，(3)预聚完毕后，加入占聚合物总量的2～20％的二元醇(D)并加入与剩余异氰酸根摩尔比为0.5～0.95∶1的低分子的二元醇或二元胺类扩链剂进行扩链反应1～4小时，(4)扩链完毕后，将体系降温至25～35℃，加入与二元醇(D)相匹配的中和剂(E)及全部的体架材料(F)和水乳化，(5)待乳化完全后脱去溶剂，经研磨得到体系的PH值为6-8，可流动的细腻粘稠状或膏状物。纳米材料(C)是在预聚体合成前通过与多元醇原位复合的方法引入的。
本发明与现有技术相比，PU水乳液具有较高的含固量(45％-50％)、较高的硬度(邵A90)、良好的耐溶剂性(25℃丙酮中浸泡4小时不溶化)、耐水性(90℃浸泡半小时不开裂)、较高的粘接性能，良好的触变性，并与其它水乳液具有良好混溶性以及可与它们形成稳定混合物，可作为涂料、粘合剂、织物涂层剂等，值得推广应用。
图1是本发明的工艺流程图。
参见图1，1为取料、2为预聚反应、3为扩链反应、4为水乳化、5为得成品。下面结合实例对本发明作进一步的说明。
具体配方为IPDI120g；聚酯80g；乙二醇20g；纳米SiO25g；DMPA20g；TEA15g；丙醇80g；DMF20g；去离子水220-380g；体架材料60g。
该种纳米材料阴离子型聚氨酯复合水乳胶的制备方法如下脂肪族或芳香族的二异氰酸酯(A)与经过原位复合处理的多元醇(B)、纳米材料(C)的部分或全部，以NCO/OH(NH)＝1.5-2.5的摩尔比在40～80□进行预聚反应1～6小时，预聚完毕后，加入占聚合物总量的2～20％的二元醇(D)，并加入与剩余异氰酸根摩尔比为0.5～0.95∶1的低分子的二元醇或二元胺类扩链剂进行扩链反应1～4小时，扩链完毕后，将体系降温至25～35□，加入与二元醇(D)相匹配的中和剂(E)、体架材料(F)及全部的水乳化，待乳化完全后脱去溶剂，得到体系的PH值为6-8，外观为可流动、具有触变性的细腻膏状物，固含量为40-50％。
权利要求
1.一种纳米阴离子型聚氨酯复合水乳胶，其特征在于由二异氰酸酯(A)、具有活性氨基和以及或羟基的化合物(B)、纳米材料(C)、含羧基二元醇(D)、中和剂(E)、体架材料(F)等物质反应合成。
2.如权利要求1所述的一种纳米阴离子型聚氨酯复合水乳胶，其特征在于二异氰酸酯(A)是脂肪族或芳香族的，可以是TDI-100、TDI-80、MDI、HMDI、IPDI、HDI、NDI、XDI等。
3.如权利要求1所述的一种纳米阴离子型聚氨酯复合水乳胶，其特征在于具有活性氨基和、或羟基的化合物(B)含有两个活性氨基和、或羟基的大分子或低分子可以是聚醚、聚酯、乙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、甲基丙二醇、乙二胺、三乙烯二胺、一缩二乙二醇等。
4.如权利要求1所述的一种纳米阴离子型聚氨酯复合水乳胶，其特征在于；纳米材料(C)可以是纳米SiO2、纳米TiO2、纳米ZnO、纳米CaCO3、纳米Al2O3纳米蒙脱土、纳米黏土等无机纳米材料，比较常用的是纳米SiO2、纳米TiO2、纳米ZnO、纳米CaCO3、纳米Al2O3、纳米蒙脱土、纳米黏土。
5.如权利要求1所述的一种纳米阴离子型聚氨酯复合水乳胶，其特征在于纳米材料(C)的粒度必须为10～100nm，最好在10～60nm。
6.如权利要求1所述的一种纳米阴离子型聚氨酯复合水乳胶，其特征在于二元醇(D)是含有COOH基团的小分子二元醇，可以是二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸。
7.如权利要求1所述的一种纳米阴离子型聚氨酯复合水乳胶，其特征在于中和剂(E)可以是氢氧化钠、氢氧化锂等无机碱，也可以是三乙胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺等有机碱。
8.如权利要求1所述的一种纳米阴离子型聚氨酯复合水乳胶，其特征在于体架材料(F)是一种分子筛粉，其化学式为Na2O·Al2O3·2SiO2·4.5H2O，主要典型物理性质为颜色及形状白色、粉状松装密度g/ml0.4相对结晶度％∽100 水吸附值％RH-55％≥27烧失量％575℃，1h≤22 PH值5％浮悬物≤11.5
9.如权利要求1所述的一种纳米阴离子型聚氨酯复合水乳胶的制备方法，其特征在于(1)取脂肪族或芳香族的二异氰酸酯(A)与经过原位复合处理的多元醇(B)、纳米材料(C)的部分或全部，(2)以NCO/OH(NH)＝1.5-2.5的摩尔比在40～80℃进行预聚反应1～6小时，(3)预聚完毕后，加入占聚合物总量的2～20％的二元醇(D)，并加入与剩余异氰酸根摩尔比为0.5～0.95∶1的低分子的二元醇或二元胺类扩链剂进行扩链反应1～4小时，(4)扩链完毕后，将体系降温至25～35℃，加入与二元醇(D)相匹配的中和剂(E)及全部的体架材料(F)和水乳化，(5)待乳化完全后脱去溶剂，经研磨得到体系的PH值为6-8，可流动的细腻粘稠状或膏状物。
10.如权利要求1所述的一种纳米阴离子型聚氨酯复合水乳胶的制备方法，其特征在于纳米材料(C)是在预聚体合成前通过与多元醇原位复合的方法引入的。
全文摘要
本发明涉及化工技术领域，具体地说是一种纳米阴离子型聚氨酯复合水乳胶的制备方法，由二异氰酸酯(A)、具有活性氨基和以及或羟基的化合物(B)、纳米材料(C)、含羧基二元醇(D)、中和剂(E)、体架材料(F)等物质反应合成。本发明与现有技术相比，PU水乳液具有较高的含固量(45％－50％)、较高的硬度(邵A90)、良好的耐溶剂性(25℃丙酮中浸泡4小时不溶化)、耐水性(90℃浸泡半小时不开裂)、较高的粘接性能，良好的触变性，并与其它水乳液具有良好混溶性以及可与它们形成稳定混合物，可作为涂料、粘合剂、织物涂层剂等，值得推广应用。
文档编号C08G18/06GK1594388SQ200410025340
公开日2005年3月16日 申请日期2004年6月22日 优先权日2004年6月22日
发明者白子文 申请人:上海高分子材料研究开发中心