水性聚氨酯合成树脂的制备工艺


水性聚氨酯树脂的制备核心在于通过预聚反应引入亲水基团，再通过乳化技术实现水分散性。其工艺可分为以下关键步骤：


1. ‌预聚体合成‌
原料选择‌：采用低聚物多元醇（如聚醚多元醇或聚酯多元醇）与二异氰酸酯（TDI、MDI、HDI等）反应，加入亲水性扩链剂（如二羟甲基丙酸DMPA）引入羧基或磺酸基‌。
反应控制‌：在120-180℃下进行缩聚反应，通过酸值（≤80mgKOH/g）和羟值（约80mgKOH/g）监控反应终点‌。
2. ‌亲水改性‌
离子化处理‌：预聚体经三乙胺中和羧基形成盐，或通过叔胺扩链剂引入阳离子基团，增强亲水性‌。
封闭型工艺‌：采用酮肟或己内酰胺封闭异氰酸酯基团，避免副反应，后期加热解封交联‌。
3. ‌乳化分散‌
相转移法‌：将预聚体缓慢加入含乳化剂的水中，通过高剪切力分散成乳液（粒径通常<1μm）‌。
自乳化法‌：直接利用预聚体中的亲水基团分散，无需外加乳化剂，但需控制亲水基团比例以平衡稳定性与耐水性。
4. ‌后处理与优化‌
脱溶剂‌：真空蒸馏去除残留丙酮或甲苯，固含量调整至40-50%‌。
交联增强‌：添加三聚氰胺或环氧树脂提升耐水性，或采用双组分体系（如HDI三聚体）室温交联‌。
典型工艺案例
水性聚酯聚氨酯‌：新戊二醇、己二酸与TDI预聚，DMPA扩链后中和乳化，游离TDI需<0.2%‌。
豆油酸基树脂‌：蓖麻油脂肪酸与季戊四醇反应，引入间苯二甲酸提升耐水解性‌。
设备与创新
反应釜设计‌：广东拓普的专利反应釜采用活塞式水泵同步供水，避免黏稠物料对电机损坏‌。
纳米复合‌：银纳米线掺杂可赋予电磁屏蔽性能，拓展5G应用‌。


水性聚氨酯工艺的难点在于亲水性基团与力学性能的平衡，未来趋势包括生物基原料（如聚己内酯）和智能响应型树脂的开发‌。