一种易挥发水性聚氨酯涂料的制作方法

1.本发明涉及涂料技术领域，具体为一种易挥发水性聚氨酯涂料。


背景技术：

2.皮革涂饰剂是用于皮革表面涂饰保护和美化皮革的一类皮革助剂的统称，它由成膜物质、着色材料、溶剂及助剂按照一定比例配制而成，其中成膜物质是皮革涂饰剂的基础。皮革涂饰剂在皮革制造业中也有非常重要的作用，可以增加皮革美观，延长皮革使用时间，明显进步皮革制品的质量和档次，增加贸易价值。
3.现有的皮革涂饰剂材料通常选用丙烯酸树脂，是世界上使用量最大的一类，年产量占皮革涂饰剂的70％左右，从生产成本、工艺过程及综合性能诸方面来看，丙烯酸树脂作为涂饰材料较之其它化工材料可谓优点多多，但其唯一缺陷就是“热粘冷脆”，温度较高时皮革会粘住皮肤，而温度较低时皮革折叠容易开裂，使其在使用上受到气候条件的限制。
4.因此，需要一种易挥发水性聚氨酯涂料克服丙烯酸树脂类涂饰剂“热粘冷脆”的毛病。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对现有的技术不足，提供一种弹性好、耐低温、耐折等优点，克服了丙烯酸树脂类涂饰剂“热粘冷脆”毛病的易挥发水性聚氨酯涂料。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种易挥发水性聚氨酯涂料，所述涂料以重量份计，包括如下组分：新戊二醇15
‑
45重量份、己二酸5
‑
20重量份、苯偏三甲酸酐10
‑
30重量份、粘合剂20
‑
40重量份、钛酸四异丙基酯5
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15重量份、二甲苯20
‑
30重量份、丙酮10
‑
30重量份、10％磷酸(甲苯)液15
‑
30重量份、50％苯酚(甲苯)液10
‑
20重量份、n
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甲苯二乙醇胺5
‑
15重量份、三乙胺10
‑
30重量份、乙二胺5
‑
15重量份、去离子水10
‑
30重量份。
7.进一步的，所述的粘合剂为2,2
‑
二羟甲基丙酸、二苯基甲烷
‑
4,4'
‑
二异氰酸酯的一种或一种以上的混合物。
8.进一步的，所述一种易挥发水性聚氨酯涂料，包括以下步骤：
9.(1)按配方将新戊二醇、己二酸、苯偏三甲酸酐、粘合剂加入反应釜，通入二氧化碳气体，升温至120℃，加入钛酸四异丙基酯，搅拌升温至180℃；
10.(2)反应2h后，每隔30min取样测试其酸值，直至达到79mg koh/g，羟值达到79.5，降温至130℃加入二甲苯，升温至150℃回流脱水；
11.(3)脱尽后，抽真空回收二甲苯，降温至80℃加入丙酮进行稀释，保温在60℃，1.5h滴加tdi，滴完加入10％磷酸(甲苯)液搅匀，升温至70℃反应(4—5)h，测试游离tdi<0.2％，加入50％苯酚(甲苯)液升温至80℃反应15min，再升温至90℃，蒸馏出1/2投料量的丙酮，7o℃保温备用；
12.(4)在另一个装有快速搅拌器的反应釜中，加入n
‑
甲苯二乙醇胺、三乙胺、乙二胺、去离子水开动快速搅拌；
13.(5)将上述保温在70℃的物料，缓慢加入反应釜，在60℃进行中和反应透明后，升温至70℃，抽真空减压，蒸馏出余下的全部丙酮，降温至40℃，过滤，出料。
14.进一步的，所述步骤(1)所述搅拌的转速为500
‑
800r/min，搅拌时间为25
‑
30min。
15.进一步的，所述步骤(4)所述搅拌的转速为800
‑
1200r/min，搅拌时间为30
‑
45min。
16.进一步的，所述步骤(5)所述过滤用100
‑
200目的过滤袋进行。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
18.1、本发明添加了机硅树脂，可以增强合成革用不同底材与聚氨酯涂层材料之间的粘合性，从而相应提高涂饰性和附着力，同时带来耐水解及爽滑的感觉、可代替有毒的多氮丙啶交联剂。
19.2、本发明的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，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；用于皮革的涂饰时，其流平性好，成膜性能好，遮盖力强，粘结牢固。涂饰后的皮革具有弹性好、耐低温、耐折等优点，克服了丙烯酸树脂类涂饰剂“热粘冷脆”的毛病。
具体实施方式
20.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
21.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。
22.实施例一：在本实施例中，易挥发水性聚氨酯涂料由以下重量份的原料制备得到：
23.新戊二醇15重量份、己二酸5重量份、苯偏三甲酸酐10重量份、钛酸四异丙基酯5重量份、二甲苯20重量份、丙酮10重量份、10％磷酸(甲苯)液15重量份、50％苯酚(甲苯)液10重量份、n
‑
甲苯二乙醇胺5重量份、三乙胺10重量份、乙二胺5重量份、有机硅树脂5重量份、粘合剂20重量份、增稠剂10重量份、去离子水10重量份；
24.其中，粘合剂为2,2
‑
二羟甲基丙酸，增稠剂为聚氨酯类增稠剂，通过二异氰酸酯和聚乙二醇在封端剂的存在下合成。
25.制备方法包括以下步骤：
26.(1)按配方将新戊二醇、己二酸、苯偏三甲酸酐、粘合剂加入反应釜，通入二氧化碳气体，升温至120℃，加入钛酸四异丙基酯，搅拌升温至180℃；
27.(2)反应2h后，每隔30min取样测试其酸值，直至达到79mg koh/g，羟值达到79.5，降温至130℃加入二甲苯，升温至150℃回流脱水；
28.(3)脱尽后，抽真空回收二甲苯，降温至80℃加入丙酮进行稀释，保温在60℃，1.5h滴加tdi，滴完加入10％磷酸(甲苯)液搅匀，升温至70℃反应(4—5)h，测试游离tdi<0.2％，加入50％苯酚(甲苯)液升温至80℃反应15min，再升温至90℃，蒸馏出1/2投料量的丙酮，7o℃保温备用；
29.(4)在另一个装有快速搅拌器的反应釜中，加入n
‑
甲苯二乙醇胺、三乙胺、乙二胺、去离子水开动快速搅拌；
30.(5)将上述保温在70℃的物料，缓慢加入反应釜，在60℃进行中和反应透明后，升温至70℃，抽真空减压，蒸馏出余下的全部丙酮，降温至40℃，过滤，出料。
31.实施例二：在本实施例中，易挥发水性聚氨酯涂料由以下重量份的原料制备得到：
32.新戊二醇45重量份、己二酸20重量份、苯偏三甲酸酐30重量份、钛酸四异丙基酯15重量份、二甲苯30重量份、丙酮30重量份、10％磷酸(甲苯)液30重量份、50％苯酚(甲苯)液20重量份、n
‑
甲苯二乙醇胺15重量份、三乙胺30重量份、乙二胺15重量份、有机硅树脂15重量份、粘合剂40重量份、增稠剂30重量份、去离子水30重量份；
33.其中，粘合剂为二苯基甲烷
‑
4,4'
‑
二异氰酸酯，增稠剂为聚氨酯类增稠剂。
34.制备方法包括以下步骤：
35.(1)按配方将新戊二醇、己二酸、苯偏三甲酸酐、粘合剂加入反应釜，通入二氧化碳气体，升温至120℃，加入钛酸四异丙基酯，搅拌升温至180℃；
36.(2)反应2h后，每隔30min取样测试其酸值，直至达到79mg koh/g，羟值达到79.5，降温至130℃加入二甲苯，升温至150℃回流脱水；
37.(3)脱尽后，抽真空回收二甲苯，降温至80℃加入丙酮进行稀释，保温在60℃，1.5h滴加tdi，滴完加入10％磷酸(甲苯)液搅匀，升温至70℃反应(4—5)h，测试游离tdi<0.2％，加入50％苯酚(甲苯)液升温至80℃反应15min，再升温至90℃，蒸馏出1/2投料量的丙酮，7o℃保温备用；
38.(4)在另一个装有快速搅拌器的反应釜中，加入n
‑
甲苯二乙醇胺、三乙胺、乙二胺、去离子水开动快速搅拌；
39.(5)将上述保温在70℃的物料，缓慢加入反应釜，在60℃进行中和反应透明后，升温至70℃，抽真空减压，蒸馏出余下的全部丙酮，降温至40℃，过滤，出料。
40.实施例三：在本实施例中，易挥发水性聚氨酯涂料由以下重量份的原料制备得到：
41.新戊二醇17重量份、己二酸8重量份、苯偏三甲酸酐12重量份、钛酸四异丙基酯8重量份、二甲苯22重量份、丙酮12重量份、10％磷酸(甲苯)液17重量份、50％苯酚(甲苯)液17重量份、n
‑
甲苯二乙醇胺8重量份、三乙胺12重量份、乙二胺8重量份、有机硅树脂10重量份、粘合剂22重量份、增稠剂12重量份、去离子水12重量份；
42.其中，粘合剂为2,2
‑
二羟甲基丙酸、二苯基甲烷
‑
4,4'
‑
二异氰酸酯的混合物，增稠剂为聚氨酯类增稠剂。
43.制备方法包括以下步骤：
44.(1)按配方将新戊二醇、己二酸、苯偏三甲酸酐、粘合剂加入反应釜，通入二氧化碳气体，升温至120℃，加入钛酸四异丙基酯，搅拌升温至180℃；
45.(2)反应2h后，每隔30min取样测试其酸值，直至达到79mg koh/g，羟值达到79.5，降温至130℃加入二甲苯，升温至150℃回流脱水；
46.(3)脱尽后，抽真空回收二甲苯，降温至80℃加入丙酮进行稀释，保温在60℃，1.5h滴加tdi，滴完加入10％磷酸(甲苯)液搅匀，升温至70℃反应(4—5)h，测试游离tdi<0.2％，加入50％苯酚(甲苯)液升温至80℃反应15min，再升温至90℃，蒸馏出1/2投料量的丙酮，7o℃保温备用；
47.(4)在另一个装有快速搅拌器的反应釜中，加入n
‑
甲苯二乙醇胺、三乙胺、乙二胺、去离子水开动快速搅拌；
48.(5)将上述保温在70℃的物料，缓慢加入反应釜，在60℃进行中和反应透明后，升温至70℃，抽真空减压，蒸馏出余下的全部丙酮，降温至40℃，过滤，出料。
49.实施例四：在本实施例中，易挥发水性聚氨酯涂料由以下重量份的原料制备得到：
50.新戊二醇40重量份、己二酸15重量份、苯偏三甲酸酐25重量份、钛酸四异丙基酯10重量份、二甲苯25重量份、丙酮25重量份、10％磷酸(甲苯)液25重量份、50％苯酚(甲苯)液15重量份、n
‑
甲苯二乙醇胺10重量份、三乙胺25重量份、乙二胺10重量份、有机硅树脂5重量份、粘合剂35重量份、增稠剂25重量份、去离子水25重量份；
51.其中，粘合剂为2,2
‑
二羟甲基丙酸，增稠剂为聚氨酯类增稠剂。
52.制备方法包括以下步骤：
53.(1)按配方将新戊二醇、己二酸、苯偏三甲酸酐、粘合剂加入反应釜，通入二氧化碳气体，升温至120℃，加入钛酸四异丙基酯，搅拌升温至180℃；
54.(2)反应2h后，每隔30min取样测试其酸值，直至达到79mg koh/g，羟值达到79.5，降温至130℃加入二甲苯，升温至150℃回流脱水；
55.(3)脱尽后，抽真空回收二甲苯，降温至80℃加入丙酮进行稀释，保温在60℃，1.5h滴加tdi，滴完加入10％磷酸(甲苯)液搅匀，升温至70℃反应(4—5)h，测试游离tdi<0.2％，加入50％苯酚(甲苯)液升温至80℃反应15min，再升温至90℃，蒸馏出1/2投料量的丙酮，7o℃保温备用；
56.(4)在另一个装有快速搅拌器的反应釜中，加入n
‑
甲苯二乙醇胺、三乙胺、乙二胺、去离子水开动快速搅拌；
57.(5)将上述保温在70℃的物料，缓慢加入反应釜，在60℃进行中和反应透明后，升温至70℃，抽真空减压，蒸馏出余下的全部丙酮，降温至40℃，过滤，出料。
58.实施例五：在本实施例中，易挥发水性聚氨酯涂料由以下重量份的原料制备得到：
59.新戊二醇17重量份、己二酸8重量份、苯偏三甲酸酐12重量份、钛酸四异丙基酯8重量份、二甲苯22重量份、丙酮12重量份、10％磷酸(甲苯)液17重量份、50％苯酚(甲苯)液17重量份、n
‑
甲苯二乙醇胺8重量份、三乙胺12重量份、乙二胺8重量份、有机硅树脂5重量份、粘合剂22重量份、增稠剂12重量份、去离子水12重量份；
60.其中，二苯基甲烷
‑
4,4'
‑
二异氰酸酯，增稠剂为聚氨酯类增稠剂。
61.制备方法包括以下步骤：
62.(1)按配方将新戊二醇、己二酸、苯偏三甲酸酐、粘合剂加入反应釜，通入二氧化碳气体，升温至120℃，加入钛酸四异丙基酯，搅拌升温至180℃；
63.(2)反应2h后，每隔30min取样测试其酸值，直至达到79mg koh/g，羟值达到79.5，降温至130℃加入二甲苯，升温至150℃回流脱水；
64.(3)脱尽后，抽真空回收二甲苯，降温至80℃加入丙酮进行稀释，保温在60℃，1.5h滴加tdi，滴完加入10％磷酸(甲苯)液搅匀，升温至70℃反应(4—5)h，测试游离tdi<0.2％，加入50％苯酚(甲苯)液升温至80℃反应15min，再升温至90℃，蒸馏出1/2投料量的丙酮，7o℃保温备用；
65.(4)在另一个装有快速搅拌器的反应釜中，加入n
‑
甲苯二乙醇胺、三乙胺、乙二胺、去离子水开动快速搅拌；
66.(5)将上述保温在70℃的物料，缓慢加入反应釜，在60℃进行中和反应透明后，升
温至70℃，抽真空减压，蒸馏出余下的全部丙酮，降温至40℃，过滤，出料。
67.对比例一：由以下重量份的原料制备得到：
68.新戊二醇5重量份、己二酸5重量份、苯偏三甲酸酐5重量份、钛酸四异丙基酯5重量份、二甲苯10重量份、丙酮10重量份、10％磷酸(甲苯)液10重量份、50％苯酚(甲苯)液10重量份、n
‑
甲苯二乙醇胺5重量份、三乙胺20重量份、乙二胺5重量份、有机硅树脂20重量份、粘合剂10重量份、增稠剂10重量份、去离子水10重量份；
69.其中，粘合剂为2,2
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二羟甲基丙酸、二苯基甲烷
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4,4'
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二异氰酸酯的混合物，增稠剂为聚氨酯类增稠剂。
70.制备方法包括以下步骤：
71.(1)按配方将新戊二醇、己二酸、苯偏三甲酸酐、粘合剂加入反应釜，通入二氧化碳气体，升温至120℃，加入钛酸四异丙基酯，搅拌升温至180℃；
72.(2)反应2h后，每隔30min取样测试其酸值，直至达到79mg koh/g，羟值达到79.5，降温至130℃加入二甲苯，升温至150℃回流脱水；
73.(3)脱尽后，抽真空回收二甲苯，降温至80℃加入丙酮进行稀释，保温在60℃，1.5h滴加tdi，滴完加入10％磷酸(甲苯)液搅匀，升温至70℃反应(4—5)h，测试游离tdi<0.2％，加入50％苯酚(甲苯)液升温至80℃反应15min，再升温至90℃，蒸馏出1/2投料量的丙酮，7o℃保温备用；
74.(4)在另一个装有快速搅拌器的反应釜中，加入n
‑
甲苯二乙醇胺、三乙胺、乙二胺、去离子水开动快速搅拌；
75.(5)将上述保温在70℃的物料，缓慢加入反应釜，在60℃进行中和反应透明后，升温至70℃，抽真空减压，蒸馏出余下的全部丙酮，降温至40℃，过滤，出料。
76.另外，易挥发水性聚氨酯涂料的测试方法：
77.弹性的测定：将实施例中的涂料用刮膜器分别刮到木板上，膜厚为20μm，将该湿膜放到高压汞灯进行固化，待固化后对其进行拉伸直至断裂，记录拉伸长度。
78.低温折痕的测定：将实施例中的涂料用刮膜器分别刮到木板上，膜厚为20μm，将该湿膜放到高压汞灯进行固化，待固化后将其放入低温箱冷藏后对其进行折叠，记录出现无法恢复的折痕相对应的折叠次数。
79.抗污性能的测定：将实施例中的涂料用刮膜器分别刮到木板上，膜厚为20μm，将该湿膜放到高压汞灯进行固化，在固化膜表面分别用水性笔进行写画，后用纸巾进行擦拭。
80.挥发速度的测定：将实施例中的涂料用刮膜器分别刮到木板上，膜厚为20
μ
m，将该湿膜放到高压汞灯进行固化，记录固化时间。
81.测试结果统计如下表所示：
82.检测项目实施例一实施例二实施例三实施例四实施例五对比例一弹性(cm)5108553低温折痕(次)6012080604020抗污性能轻易抹掉轻易抹掉轻易抹掉轻易抹掉轻易抹掉轻易抹掉挥发速度(s)305030304030
83.从表中可以看出，本发明制备的易挥发水性聚氨酯涂料(实施例1
‑
5)可直接由固化，获得可拉伸长度5cm以上、在低温下折叠40次基本不出现折痕，且抗水性笔，挥发速度最
快30s的水性聚氨酯涂料。因此，本发明具有弹性好、耐低温、耐折等优点，克服了丙烯酸树脂类涂饰剂“热粘冷脆”的毛病。
84.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。