摘要:水性聚氨酯是一种环境友好型材料。比较了水性聚氨酯的多种合成方法，从预缩聚系统、乳化分散系统、脱溶前缓冲系统、脱溶系统、产品包装系统、真空及溶剂回收系统等方面介绍了大产能聚合法间歇工艺生产水性聚氨酯的工艺流程，总结了该工艺特点。

关键词:水性聚氨酯聚合法间歇工艺

聚氨酯的合成主要是以异氰酸酯的化学反应为主。主要的化学反应是由异氰酸酯与活性氢化物的反应。聚氨酯是由硬段和软段交替连接而成的嵌段共聚物。硬段为刚性链段，主要是异氰酸酯与小分子活性氢形成的氨基甲酸酯。软段为柔性链，呈无规卷曲状，主要是聚醚、聚酯等链段［1］。正是由于聚氨酯材料有着通过改变其分子结构来控制物理性能的优点，它被广泛应用于塑料泡沫、涂料、黏合剂、纤维及弹性体，已成为人类生活必不可少的材料之一。水性聚氨酯是聚氨酯颗粒作为分散相分散在连续相水中的胶体体系，所以水性聚氨酯是相对于溶剂型聚氨酯而言的，溶剂型聚氨酯是以有机溶剂为分散相。水性聚氨酯按照合成单体不同可分为聚醚型、聚酯型和聚醚、聚酯混合型［2］。水性聚氨酯合成一般分为2个阶段，.个阶段是预逐步聚合阶段，聚醚或聚酯二醇、二异氰酸酯、扩链剂、亲水性单体等进行预聚合反应生成预聚体第二阶段是将预聚体在水中分散进行乳化。溶剂型聚氨酯其在使用过程中由于含有未挥发的有机溶剂和处于游离态的异氰酸酯而对人体和环境危害较大［3］。水性聚氨酯相比溶剂聚氨酯，其具有无污染、安全可靠、机械性能优良、相容性好、易于改性等优点，成为聚氨酯工业发展的重要方向。被广泛应用于涂料、胶粘剂、织物涂层与整理剂、皮革涂饰剂、纸张表面处理剂和纤维表面处理剂［4］。水性聚氨酯之所以区别于溶剂型聚氨酯在于其以水为分散剂［5］。水性聚氨酯的生产方法分为2类:外乳化法和自乳化法。外乳化法制备的粒径较大，贮存稳定性差，目前市场很少采用。自乳化法操作简单，制备的乳液性能较外乳化法更稳定。自乳化又分为:聚合法、预聚体直接分散法、熔融分散法、酮亚胺－酮连氨法等。而聚合法具有重现性好、乳液中分散体粒径小，稳定性优异的特点［6］。目前国内水性聚氨酯品种不多且性能不是很理想，每年需求量还是依赖于进口，国内聚合法水性聚氨酯生产大多是不高于千吨级年产能，且多为2或3釜流程，操作周期长。因此开发新的工艺做出性能稳定的产品迫在眉睫。本文介绍了5釜流程聚合法水性聚氨酯生产工艺，可满足万t级年产能要求，具有反应效率高、相变效率高，批次差异小的优势。

1工艺流程

聚合法水性聚氨酯生产工艺包括预缩聚系统、乳化分散系统、脱溶前缓冲系统、脱溶系统、产品包装系统、真空及溶剂回收系统，简要流程如图1所示。

1．1预缩聚系统

原料聚酯多元醇、异氰酸酯、丙酮、助剂等经计量后送至预缩聚釜，预聚釜支耳处设置称量元件，复核各原料的加入量。釜体设有加热和冷却功能在氮封条件下，搅拌进行预缩聚反应，通过分步控制温度、停留时间使物料达到一定的黏度氮封尾气进入液封罐中。预缩聚过程反应温度下，溶剂丙酮会升温蒸发，可由预聚釜釜顶的冷凝器冷凝回流到预聚釜中。预聚物管道设置夹套伴热，预聚物靠重力流或压料进入乳化分散釜。预聚釜在批次反应之间需要进行水洗或清洗液清洗。

1．2乳化分散系统

工艺设计中，将1台预缩聚釜的物料均分排料至2台乳化分散釜中，以满足乳化分散过程液相空间的要求。在乳化分散釜一二中加入脱盐水和助剂，其中脱盐水经计量装置分批次投入分散釜中分散釜支耳处设置称量元件，复核脱盐水和助剂的加入量。预聚物在高速剪切搅拌条件下与水进行乳化分散，实现“油包水”到“水包油”的相变，生成中间产品。分散釜釜体设有加热和冷却功能，反应温度控制在40℃，并设有氮封，氮封尾气进入液封罐中。在分散反应温度下，溶剂丙酮有部分蒸发，在分散釜顶设置冷凝器，将丙酮蒸气冷凝重新回到分散釜中。分散釜在批次反应之间需要进行水洗或清洗液清洗。