CN108676144B - 一种防水透湿用水性聚氨酯分散体及其制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于防水透湿织物涂层用水性聚氨酯分散体及其制备方法和用途。该水性聚氨酯分散体通过特殊小分子扩链剂在主链上引入聚集成簇的强亲水性羟基侧基，并通过它与支链上弱亲水性醚键形成协同作用，从而有利于织物中水分由内向外的单向运动，平衡了水压和透湿相互制约的问题，同时获得了良好的防水和透湿性能。

Description

一种防水透湿用水性聚氨酯分散体及其制备方法和用途
技术领域
本发明属于水性聚氨酯材料领域，具体涉及一种防水透湿用水性聚氨酯分散体及其制备方法和用途。
背景技术
随着人们生活水平的提高，户外运动增多，对户外运动服装的要求越来越高，防水透湿是一大趋势。聚氨酯树脂是目前常用的防水透湿性树脂，但目前防水透湿性聚氨酯树脂还存在透湿性较差的问题。
研究发现人在活动时的排汗量为11500g/24h，织物大约需要4000g/m2/24h的对应透湿量；同时，为了达到理想的防水效果，还要求织物的静水压不得低于5.58KPa。织物耐静水压值的提高，往往会造成透湿量的下降。因此，在保证涂层织物具有一定耐静水压性能的前提下，如何提高透湿量就成为了相关研究者关注的焦点。国内外研究者通过在分子链上引入亲水链段或基团等技术，制备了防水透湿型水性聚氨酯涂层剂，特别是低VOC的水性聚氨酯涂层剂，但是亲水链段或基团的引入也会带来防水性能的下降。
US6613867公开了一种透湿性水性聚氨酯的制备方法，A组分为双官能团的异氰酸酯，B组分为乙二醇、二乙二醇、1,3-丙二醇，C组分为分子量小于400的二醇、二胺、氨基醇，D组分为乙氧基醇或者乙氧基/丙氧基共聚醇。US2011312237A1公开了一种具有透湿性能热塑性水性聚氨酯树脂的制备方法，采用共聚多元醇和聚乙氧基二醇作为软段(其中共聚多元醇为乙氧基和C3-C6烷氧基的共聚物)，两种软段中聚乙氧基二醇70-97％、共聚多元醇3-30％。上述使用聚乙二醇作为透气层的水性聚氨酯的缺点是制备的乳液粘度比较大，施工工艺差，并且树脂因不耐水解而使耐洗性能也较差。
CN10883803公开了一种用含聚氧乙烯侧链的多元醇作为亲水单体，用PEG1000作为软段，来制备的水性聚氨酯分散体，该分散体的透湿性能和机械强度较好，但是没有提高耐水压性能并且树脂粘度较大。
上述已公开专利表明，目前防水透湿用水性聚氨酯树脂大多在主链上采用聚乙氧基二元醇，或者在侧链上引入亲水的基团。但是，实验也发现，当乙氧基(-EO-)亲水基团在主链上时，-EO-链段虽然能起到很好的传递水分子的透湿作用，但由于其自身的亲水性，随着主链上-EO-链段的增加，树脂的耐水压性能下降明显。当亲水的-EO-基团在侧链上时，虽然耐水压和透湿性可以得到一定的平衡，但在提高透湿性能时，耐水压性能往往会受到影响。因此，在保证一定耐水压性能的情况下，如何提高透湿性，并保持织物多次水洗后性能不显著下降，这些需求都对相关研究者提出了新的挑战。
发明内容
本发明的首要目的在于提供一种新型的防水透湿用水性聚氨酯分散体。该分散体通过特殊小分子扩链剂在主链上引入聚集成簇的强亲水性羟基侧基，并通过它与支链上弱亲水性醚键形成协同作用，有利于织物中水分由内向外的单向运动，平衡了水压和透湿相互制约的问题，从而可以同时获得良好的防水和透湿性能。
本发明的另一目的在于提供所述水性聚氨酯防水透湿性分散体的制备方法。
本发明的再一目的在于提供所述防水透湿用水性聚氨酯分散体的应用。
为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：
一种防水透湿涂层用水性聚氨酯分散体，包含以下原料制备：
a、至少两种二异氰酸酯，加入量19-29wt％，优选22-25wt％；
b、至少两种聚醚二元醇和/或聚酯二元醇，加入量28-41wt％，优选32-38wt％；
c、至少一种官能度≥3的聚醚或聚酯多元醇，加入量10-20wt％，优选10.5-15wt％；
d、至少一种含有活泼氢的小分子多元醇扩链剂，加入量0.5-4wt％，优选1.5-3wt％；
e、至少一种含有活泼氢的非离子亲水扩链剂，加入量14-30wt％，优选20-25wt％；
f、至少两种含有活泼氢的小分子多元胺扩链剂，加入量3.8-5.3wt％，优选4-5wt％；
g、至少两种助剂，包含抗氧剂、光稳定剂和紫外吸收剂中的两种或多种，加入量0.2-2.0wt％，优选0.4-1.0wt％；
上述原料重量以水性聚氨酯树脂固含重量计。
本发明中，组分a选自脂肪族和/或脂环族异氰酸酯，优选为异佛尔酮二异氰酸酯、1,6-己基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯和四甲基苯二甲基二异氰酸酯中的两种或多种，更优选二环己基甲烷二异氰酸酯和1,6-己基二异氰酸酯。两种异氰酸酯可以协同反应，便于分散体分子结构设计及分子量控制，从而使分散体的综合性能更佳。
本发明中，组分b选自聚四氢呋喃二元醇、聚乙二醇二元醇、聚丙二醇二元醇和聚乙二醇-丙二醇二元醇中的两种或多种；优选数均分子量为300～3000的聚丙二元醇和/或聚四氢呋喃二元醇中的两种或多种；更优选一种数均分子量为1500～2500的聚丙二元醇和两种数均分子量为1000～2500的不同分子量聚四氢呋喃二元醇的混合物，其中聚丙二元醇和聚四氢呋喃二元醇混合物质量比为0.2:1～0.7:1。聚丙二元醇成本低、反应温和，聚四氢呋喃二元醇性能优异，两者搭配使用可以满足批量化生产的要求。
本发明中，组分c优选聚醚多元醇，更优选分子量2000和3000的聚丙三醇，最优选分子量3000的聚丙三醇。从分子架构和分子量控制出发引入三官的聚丙三醇，在获得良好织物手感的同时，还可以明显提升织物耐水压性能。
本发明中，组分d分子量为30-200；选自1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、一缩二乙二醇、新戊二醇、1,6-己二醇和1,4-环己烷二甲醇中的一种或多种，优选1,4-丁二醇和/或1,6-己二醇。
本发明中，组分e分子量为500-3000；选自TegoChemie公司的
Figure BDA0001685449320000041
D-3403、Perstrop公司的YmerTM N120和韩国乐天公司的MPEG1200中的一种或多种，优选Perstrop公司的YmerTM N120。通过N120等在分子侧链引入醚键，弱亲水的醚键可以与扩链剂中强亲水的羟基形成协同作用，从而有效平衡水压和透湿性之间相互制约的问题。
本发明中，组分f分子量为30-300；选自乙二胺、六亚甲基二胺、4,4-二苯基甲烷二胺、羟乙基乙二胺、二正丁胺、异佛尔酮二胺和1,3-双[(三羟甲基)甲基氨基]丙烷中的两种或多种，优选1,3-双[(三羟甲基)甲基氨基]丙烷和乙二胺的混合物，或1,3-双[(三羟甲基)甲基氨基]丙烷和异佛尔酮二胺的混合物；其中1,3-双[(三羟甲基)甲基氨基]丙烷的结构式为：
Figure BDA0001685449320000051
引入的1,3-双[(三羟甲基)甲基氨基]丙烷结构中含有6个强亲水的羟基侧基，主链中该扩链剂所在的位置就聚集了成簇的羟基，能够与水形成较强的氢键作用，吸附水分，为水分子的传导提供了一个有效通道，有利于水分由内向外的单向运动，明显提高树脂的透湿性能，同时通过调整扩链剂加入量可以获得不同的透湿性能。
本发明中，组分g选自受阻胺、受阻酚中的两种或多种，优选抗氧剂1010和光稳定剂292的组合。
本发明中，制备树脂时需加入催化剂，催化剂包括但不限于有机铋或者有机锌催化剂，优选美国领先的有机铋催化剂8108，添加量为公知的催化剂量。
本发明中，所述分散体的固含为30～45wt％，优选35-40wt％，分散体的粒径为30～100nm，优选40～80nm。
本发明中的制备方法包含以下制备步骤：
(1)组分a、b、c、e混合反应，生成异氰酸酯封端的预聚物，反应温度75-85℃；
(2)预聚物中加入组分d、丙酮、催化剂进行反应，进一步增加预聚物的分子量，反应温度75-85℃，达到理论NCO％后降温，加入丙酮稀释；
(3)加入组分g的丙酮稀释溶液，其中丙酮加入量为g的5-8倍，高速剪切下加入去离子水进行分散；
(4)加入组分f的水稀释溶液进行扩链，其中水加入量为f的3-5倍，扩链结束后脱丙酮，得到水性聚氨酯分散体产品。
本发明中，按上述方法制备的分散体可以用于防水透湿织物涂层，该涂层可以应用于运动衣、户外服、消防服、军服、休闲风衣、透气雨披、军用帐篷、睡袋、邮政包、防护用品、医保用品领域。
本发明的积极效果主要体现在以下几个方面：
(1)本发明的防水透湿效果通过一种新颖的水性聚氨酯亲水结构实现：以混合聚醚多元醇为主链，在主链上的部分位置引入聚集成簇的强亲水性羟基侧基，同时在侧链中引入弱亲水性醚键，两者可以形成协同作用，平衡了水压和透湿性之间相互制约的问题，有利于水分由内向外的单向运动，从而同时实现防水和透湿的功能；
(2)涂刷了该树脂的织物耐静水压＞5100mmH2O，透湿率＞6000g/m2/24h，水洗五次之后，耐水压和透湿性能下降不超过18％和4％；
(3)本发明生产工艺简单、便于操作、安全无毒。
具体实施方式
本发明中的测试方法如下：
固含测试方法：取适量乳液在锡箔纸制成的容器里，称量在150℃时20min前后的重量变化，计算其固体含量。
粒径测试方法：采用马尔文粒径仪。
pH测试方法：采用pH计。
粘度测试方法：采用BROOKFIELD粘度仪，3号转子，转速30rpm。
外观测试方法：眼观进行判断。
透湿率：按ASTM-E96-05，测试条件为50℃、23％RH，5-10h,2.5m/s风速，单位为g/m2/24h。
静水压：按GB/T4744-1997，单位为mmH2O。
水洗5次：按GB/T8629-2001，洗衣机机洗五次，水温40℃，时间45min，重复5次，水压和透湿性能下降小于80％为合格。
柔软度：按1-5分级，5表示最优，1表示最差，通过手摸判断。
表面干爽度：按1-5分级，5表示最优，1表示最差，通过手摸判断。
回弹性：按1-5分级，5表示最优，1表示最差，通过手摸判断。
用分散体制备织物涂层的施工工艺如下：
用圆刀在半面哑光的尼龙布上刮涂浆料，150℃烘干1min，一共上两刀，保证两刀总的上浆量在20～30g/m2。样品在50℃烘箱中养护24h后测试。
织物涂层施工配方如下：
Figure BDA0001685449320000071
实施例中使用的原料如下：
Figure BDA0001685449320000072
HMDI(二环己基甲烷二异氰酸酯，NCO％含量约为32.0％，万华化学集团股份有限公司)；
Figure BDA0001685449320000073
HDI(1,6-己二异氰酸酯，NCO％含量约为50％，万华化学集团股份有限公司)；
PPG2000(聚丙二醇，羟值56mgKOH/g，数均分子量≈2000，官能度为2，东大化学)；
PTMG2000(聚四氢呋喃醚二醇，羟值56mgKOH/g，数均分子量2000，官能度为2，烟台华大化学)；
PTMG1000(聚四氢呋喃醚二醇，羟值112mgKOH/g，数均分子量1000，官能度为2，烟台华大化学)；
YmerTM N120(聚环氧乙烷醚二醇，羟值110mgKOH/g，数均分子量≈1000，瑞典Perstorp公司)；
MN3050(聚丙三醇，羟基56mgKOH/g，数均分子量＝3000，官能度为3，东大化学)；
HDO(1,6-己二醇，德国BASF公司)；
BDO(1,4-丁二醇，德国BASF公司)；
IPDA(异佛尔酮二胺，德国BASF公司)；
EDA(乙二胺，德国BASF公司)；
1,3-双[(三羟甲基)甲基氨基]丙烷(扩链剂，大连美仑生物技术有限公司)；
292(光稳定剂，美国汽巴公司)；
1010(抗氧剂，美国汽巴公司)；
Figure BDA0001685449320000081
U300(聚氨酯类缔合型增稠剂，万华化学集团股份有限公司)；
Figure BDA0001685449320000082
U605(聚氨酯类缔合型增稠剂，万华化学集团股份有限公司)；
Figure BDA0001685449320000083
268(异氰酸酯固化剂，万华化学集团股份有限公司)；
Silok43(手感剂，广州斯洛柯化学公司)；
白色浆(颜填料，江苏富可耐皮化公司)。
实施例1
向装有回流冷凝管、温度计和机械搅拌的四口烧瓶中加入40g
Figure BDA0001685449320000091
HMDI、25.2g
Figure BDA0001685449320000092
HDI、70g N120、35g PPG2000、50gPTMEG2000、15gPTMEG1000、30gMN3050，在80℃反应1h后，达到6.13％的理论NCO％。
降温至60℃，加入6g BDO、0.08136g催化剂8108以及40g丙酮稀释，搅拌均匀，升温至80℃，反应4.5～6.5h(75℃开始计时)，达到2.51％的理论NCO％时停止反应。降温至60℃，加入54g丙酮稀释，搅拌混合5min，使预聚体和丙酮充分混合，并继续降温至30～35℃。
加入1010/292的丙酮溶液，搅拌5min，使混合均匀，1200～1500rpm搅拌，在6min内加入656g去离子水。
将2g乙二胺和10g 1,3-双[(三羟甲基)甲基氨基]丙烷用48g去离子水稀释，缓慢加入体系中，35℃恒温反应5min，将制得的乳液减压蒸馏除去丙酮，得固含量35wt％，粒径40nm的蓝光明显的水性聚氨酯乳液。
实施例2
向装有回流冷凝管、温度计和机械搅拌的四口烧瓶中加入41g
Figure BDA0001685449320000093
HMDI、25g
Figure BDA0001685449320000094
HDI、60g N120、36g PPG2000、47gPTMEG2000、17gPTMEG1000、30gMN3050，在85℃反应1h后，达到6.53％的理论NCO％。
降温至60℃，加入7g BDO、0.0789g催化剂8108以及39.6g丙酮稀释，搅拌均匀，升温至85℃，反应4.5～6.5h(75℃开始计时)，达到2.61％的理论NCO％时停止反应。降温至60℃，加入52.6g丙酮稀释，搅拌混合5min，使预聚体和丙酮充分混合，并继续降温至30～35℃。
加入1010/292的丙酮溶液，搅拌5min，使混合均匀，1200～1500rpm搅拌，在6min内加入637g去离子水，得到水性聚氨酯分散体。
将2g乙二胺和10g 1,3-双[(三羟甲基)甲基氨基]丙烷用48g去离子水稀释，缓慢加入体系中，35℃恒温反应5min，将制得的乳液减压蒸馏除去丙酮，得固含量35wt％，粒径60nm的蓝光明显的水性聚氨酯乳液。
实施例3
向装有回流冷凝管、温度计和机械搅拌的四口烧瓶中加入38g
Figure BDA0001685449320000101
HMDI、24g
Figure BDA0001685449320000102
HDI、80g N120、50g PPG2000、60gPTMEG2000、15gPTMEG1000、38gMN3050，在75℃反应1h后，达到4.41％的理论NCO％。
降温至60℃，加入3.5g BDO、0.09255g催化剂8108以及46g丙酮稀释，搅拌均匀，升温至75℃，反应4.5～6.5h(75℃开始计时)，达到1.89％的理论NCO％时停止反应。降温至60℃，加入61g丙酮稀释，搅拌混合5min，使预聚体和丙酮充分混合，并继续降温至30～35℃。
加入1010/292的丙酮溶液，搅拌5min，使混合均匀，1200～1500rpm搅拌，在6min内加入730g去离子水，得到水性聚氨酯分散体。
将4g异佛尔酮二胺和10g 1,3-双[(三羟甲基)甲基氨基]丙烷用56g去离子水稀释，缓慢加入体系中，35℃恒温反应5min，将制得的乳液减压蒸馏除去丙酮，得固含量30wt％，粒径40nm的蓝光明显的水性聚氨酯乳液。
实施例4
向装有回流冷凝管、温度计和机械搅拌的四口烧瓶中加入50g
Figure BDA0001685449320000103
HMDI、26g
Figure BDA0001685449320000104
HDI、50g N120、20g PPG2000、40gPTMEG2000、25gPTMEG1000、30gMN3050，在80℃反应1h后，达到8.52％的理论NCO％。
降温至60℃，加入10g BDO、0.0753g催化剂8108以及37g丙酮稀释，搅拌均匀，升温至80℃，反应4.5～6.5h(75℃开始计时)，达到3.33％的理论NCO％时停止反应。降温至60℃，加入50g丙酮稀释，搅拌混合5min，使预聚体和丙酮充分混合，并继续降温至30～35℃。
加入1010/292的丙酮溶液，搅拌5min，使混合均匀，1200～1500rpm搅拌，在6min内加入609g去离子水，得到水性聚氨酯分散体。
将3.5g乙二胺和10g 1,3-双[(三羟甲基)甲基氨基]丙烷用54g去离子水稀释，缓慢加入体系中，35℃恒温反应5min，将制得的乳液减压蒸馏除去丙酮，得固含量40wt％，粒径80nm的蓝光明显的水性聚氨酯乳液。
实施例5
向装有回流冷凝管、温度计和机械搅拌的四口烧瓶中加入30g
Figure BDA0001685449320000111
HMDI、20g
Figure BDA0001685449320000112
HDI、35g N120、45g PPG2000、40gPTMEG2000、15gPTMEG1000、45gMN3050，在80℃反应1h后，达到4.86％的理论NCO％。
降温至60℃，加入3.5g BDO、0.07005g催化剂8108以及35g丙酮稀释，搅拌均匀，升温至80℃，反应4.5～6.5h(75℃开始计时)，达到2.49％的理论NCO％时停止反应。降温至60℃，加入46g丙酮稀释，搅拌混合5min，使预聚体和丙酮充分混合，并继续降温至30～35℃。
加入1010/292的丙酮溶液，搅拌5min，使混合均匀，1200～1500rpm搅拌，在6min内加入568g去离子水，得到水性聚氨酯分散体。
将1.5g乙二胺和10g 1,3-双[(三羟甲基)甲基氨基]丙烷用46g去离子水稀释，缓慢加入体系中，35℃恒温反应5min，将制得的乳液减压蒸馏除去丙酮，得固含量45wt％，粒径92nm的蓝光明显的水性聚氨酯乳液。
实施例6
向装有回流冷凝管、温度计和机械搅拌的四口烧瓶中加入40g
Figure BDA0001685449320000121
HMDI、25g
Figure BDA0001685449320000122
HDI、80g N120、35g PPG2000、35gPTMEG2000、10gPTMEG1000、45gMN3050，在80℃反应1h后，达到6.20％的理论NCO％。
降温至60℃，加入6g HDO、0.0813g催化剂8108以及40g丙酮稀释，搅拌均匀，升温至80℃，反应4.5～6.5h(75℃开始计时)，达到2.84％的理论NCO％时停止反应。降温至60℃，加入54g丙酮稀释，搅拌混合5min，使预聚体和丙酮充分混合，并继续降温至30～35℃。
加入1010/292的丙酮溶液，搅拌5min，使混合均匀，1200～1500rpm搅拌，在6min内加入640g去离子水，得到水性聚氨酯分散体。
将3g乙二胺和10g 1,3-双[(三羟甲基)甲基氨基]丙烷用52g去离子水稀释，缓慢加入体系中，35℃恒温反应5min，将制得的乳液减压蒸馏除去丙酮，得固含量30wt％，粒径42nm的蓝光明显的水性聚氨酯乳液。
对比例1
本对比例不加入1,3-双[(三羟甲基)甲基氨基]丙烷。向装有回流冷凝管、温度计和机械搅拌的四口烧瓶中加入40g
Figure BDA0001685449320000123
HMDI、25.2g
Figure BDA0001685449320000124
HDI、70gN120、35g PPG2000、50g PTMEG2000、15gPTMEG1000、30g MN3050，在80℃反应1h后，达到6.13％的理论NCO％。
降温至60℃，加入6g BDO、0.0813g催化剂8108以及40g丙酮稀释，搅拌均匀，升温至80℃，反应4.5～6.5h(75℃开始计时)，达到2.51％的理论NCO％时停止反应。降温至60℃，加入54g丙酮稀释，搅拌混合5min，使预聚体和丙酮充分混合，并继续降温至30～35℃。
加入1010/292的丙酮溶液，搅拌5min，使混合均匀，1200～1500rpm搅拌，在6min内加入642g去离子水，得到水性聚氨酯分散体。
将4g乙二胺用16g去离子水稀释，缓慢加入体系中，35℃恒温反应5min，将制得的乳液减压蒸馏除去丙酮，得固含量30wt％，粒径50nm的蓝光明显的水性聚氨酯乳液。
对比例2
本对比例加入PEG1000，不加入N120。向装有回流冷凝管、温度计和机械搅拌的四口烧瓶中加入40g
Figure BDA0001685449320000131
HMDI、25.2g
Figure BDA0001685449320000132
HDI、70gPEG1000、35g PPG2000、50g PTMEG2000、15gPTMEG1000、30g MN3050，在80℃反应1h后，达到6.13％的理论NCO％。
降温至60℃，加入6g BDO、0.08136g催化剂8108以及40g丙酮稀释，搅拌均匀，升温至80℃，反应4.5～6.5h(75℃开始计时)，达到2.51％的理论NCO％时停止反应。降温至60℃，加入54g丙酮稀释，搅拌混合5min，使预聚体和丙酮充分混合，并继续降温至30～35℃。
加入1010/292的丙酮溶液，搅拌5min，使混合均匀，1200～1500rpm搅拌，在6min内加入656g去离子水，得到水性聚氨酯分散体。
将2g乙二胺和10g 1,3-双[(三羟甲基)甲基氨基]丙烷用48g去离子水稀释，缓慢加入体系中，35℃恒温反应5min，将制得的乳液减压蒸馏除去丙酮，得固含量30wt％，粒径45nm的蓝光明显的水性聚氨酯乳液。
对比例3
本对比例使用单一异氰酸酯。向装有回流冷凝管、温度计和机械搅拌的四口烧瓶中加入50g
Figure BDA0001685449320000141
HDI、70g PEG1000、35g PPG2000、50gPTMEG2000、15gPTMEG1000、30g MN3050，在80℃反应1h后，达到6.32％的理论NCO％。
降温至60℃，加入6g BDO、0.0768g催化剂8108以及38g丙酮稀释，搅拌均匀，升温至80℃，反应4.5～6.5h(75℃开始计时)，达到2.52％的理论NCO％时停止反应。降温至60℃，加入51g丙酮稀释，搅拌混合5min，使预聚体和丙酮充分混合，并继续降温至30～35℃。
加入1010/292的丙酮溶液，搅拌5min，使混合均匀，1200～1500rpm搅拌，在6min内加入606g去离子水，得到水性聚氨酯分散体。
将2g乙二胺和10g 1,3-双[(三羟甲基)甲基氨基]丙烷用48g去离子水稀释，缓慢加入体系中，得到的乳液不稳定，12h后出现凝固现象。
用各实施例和对比例中的分散体制备织物涂层，施工后样品的性能见表1：
表1实施例和对比例中分散体制备织物涂层样品性能
Figure BDA0001685449320000142
Figure BDA0001685449320000151
通过对比例1和实施例1的性能数据比较可知：和实施例1相比，对比例1的静水压相当，透湿率较差，水洗5次后性能下降显著。主要是对比例1中没有加入1,3-双[(三羟甲基)甲基氨基]丙烷，该物质具有较好的亲水透湿性能可以有效传送水分子。
通过对比例2和实施例1的性能数据比较可知：和实施例1相比，对比例2的透湿性较好，耐水压性能非常差，漆膜表面干爽度和回弹性明显较差。主要是因为对比例2中聚氨酯树脂主链引入PEG1000替代了非离子亲水部分的N120，因为N120在分子侧链引入醚键，弱亲水的醚键可以与上述特殊扩链剂中强亲水的羟基形成协同作用，有利于水分由内向外的单向运动，所以对比例2中树脂透湿性和耐水压都比实施例1差，并且对比例2乳液粘度较大，不易实施工。
以上所述仅为本发明的部分实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。

Claims (18)

1.一种防水透湿涂层用水性聚氨酯分散体，包含以下原料反应制备：
a、至少两种二异氰酸酯，加入量19-29wt％；
b、至少两种聚醚二元醇和/或聚酯二元醇，加入量28-41wt％；
c、至少一种官能度≥3的聚醚或聚酯多元醇，加入量10-20wt％；
d、至少一种含有活泼氢的小分子多元醇扩链剂，加入量0.5-4wt％；
e、至少一种含有活泼氢的非离子亲水扩链剂，加入量14-30wt％；
f、至少两种含有活泼氢的小分子多元胺扩链剂，加入量3.8-5.3wt％；
g、至少两种助剂，包含抗氧剂、光稳定剂和紫外吸收剂中的两种或多种，加入量0.2-2.0wt％；
上述原料重量以水性聚氨酯树脂固含重量计；
其中，所述原料e为YmerTMN120，所述原料f为1,3-双[(三羟甲基)甲基氨基]丙烷和乙二胺的混合物，或1,3-双[(三羟甲基)甲基氨基]丙烷和异佛尔酮二胺的混合物；其中，1,3-双[(三羟甲基)甲基氨基]丙烷的结构式为：
Figure FDA0002711484470000011
2.根据权利要求1所述的分散体，其特征在于，包含以下原料反应制备：
a、至少两种二异氰酸酯，加入量22-25wt％；
b、至少两种聚醚二元醇和/或聚酯二元醇，加入量32-38wt％；
c、至少一种官能度≥3的聚醚或聚酯多元醇，加入量10.5-15wt％；
d、至少一种含有活泼氢的小分子多元醇扩链剂，加入量1.5-3wt％；
e、至少一种含有活泼氢的非离子亲水扩链剂，加入量20-25wt％；
f、至少两种含有活泼氢的小分子多元胺扩链剂，加入量4-5wt％；
g、至少两种助剂，包含抗氧剂、光稳定剂和紫外吸收剂中的两种或多种，加入量0.4-1.0wt％；
上述原料重量以水性聚氨酯树脂固含重量计。
3.根据权利要求1或2所述的分散体，其特征在于，组分a选自脂肪族和/或脂环族异氰酸酯。
4.根据权利要求3所述的分散体，其特征在于，组分a选自1,6-己基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯中的两种或三种。
5.根据权利要求4所述的分散体，其特征在于，组分a中异氰酸酯为1,6-己基二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯。
6.根据权利要求1所述的分散体，其特征在于，组分b选自聚四氢呋喃二元醇、聚乙二醇二元醇、聚丙二醇二元醇和聚乙二醇-丙二醇二元醇中的两种或多种。
7.根据权利要求6所述的分散体，其特征在于，组分b选自数均分子量为300～3000的聚丙二元醇和/或聚四氢呋喃二元醇中的两种或多种。
8.根据权利要求7所述的分散体，其特征在于，组分b选自数均分子量为1500～2500的聚丙二元醇和两种数均分子量为1000～2500的不同分子量聚四氢呋喃二元醇的混合物，其中聚丙二元醇和聚四氢呋喃二元醇混合物质量比为0.2:1～0.7:1。
9.根据权利要求1所述的分散体，其特征在于，组分c为聚醚多元醇。
10.根据权利要求9所述的分散体，其特征在于，组分c为数均分子量2000和/或3000的聚丙三醇。
11.根据权利要求10所述的分散体，其特征在于，组分c为数均分子量3000的聚丙三醇。
12.根据权利要求1所述的分散体，其特征在于，组分d数均分子量为30-200。
13.根据权利要求12所述的分散体，其特征在于，组分d选自1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、一缩二乙二醇、新戊二醇、1,6-己二醇和1,4-环己烷二甲醇中的一种或多种。
14.根据权利要求13所述的分散体，其特征在于，组分d选自1,4-丁二醇和/或1,6-己二醇。
15.根据权利要求1或2所述的分散体，其特征在于，所述分散体的固含为30～45wt％，分散体的粒径为30～100nm。
16.根据权利要求15所述的分散体，其特征在于，所述分散体的固含为35-40wt％，分散体的粒径为40～80nm。
17.根据权利要求1-16中任一项所述的分散体的制备方法，其特征在于，包含以下制备步骤：
(1)组分a、b、c、e混合反应，生成异氰酸酯封端的预聚物，反应温度75-85℃；
(2)预聚物中加入组分d、丙酮、催化剂进行反应，进一步增加预聚物的分子量，反应温度75-85℃，达到理论NCO％后降温，加入丙酮稀释；
(3)加入组分g的丙酮稀释溶液，其中丙酮加入量为g的5-8倍，高速剪切下加入去离子水进行分散；
(4)加入组分f的水稀释溶液进行扩链，其中水加入量为f的3-5倍，扩链结束后脱丙酮，得到水性聚氨酯分散体产品。
18.根据权利要求1-16中任一项所述的分散体或权利要求17所述方法制备的分散体的应用，该分散体可以用于防水透湿织物涂层，该涂层可以应用于运动衣、户外服、军服、休闲风衣、透气雨披、军用帐篷、睡袋、邮政包、防护用品、医保用品领域。
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