CN102093533A - 一种阳离子型水性聚氨酯及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阳离子型水性聚氨酯及其制备方法，水性聚氨酯是由下列重量份比的原料制备而成：聚醚N220：140-160、甲苯二异氰酸酯：90-110、三羟甲基丙烷：5-7、1，4-丁二醇：22-30、N-甲基二乙醇胺：8-16、丙酮：4-5、醋酸：5-8、去离子水：690-700。由本发明水性聚氨酯树脂制备出的木器封闭底漆有效解决了水性木器涂料在涂装中所产生的渗色现象，且安全环保、无毒无味，满足了木器涂料涂装中完全水性化和环保的需求。

Description

一种阳离子型水性聚氨酯及其制备方法

技术领域

本发明涉及水性木器封闭底漆技术领域，具体是一种阳离子型水性聚氨酯及其制备方法。

背景技术

随着人们对家居空气质量的日趋关注，水性木器涂料以其安全环保，不含苯系物、酮类、甲醛等化学有机溶剂和有毒物质，完全避免了一般油脂漆、聚酯漆中有害物质，逐步得到人们的接受和认可。但家装中所使用的深色板材在出厂前经常以水性色剂修色，以使板材颜色均匀一致，有些木质板材中含有单宁酸等化学物质，这些因素使得在涂装白色或浅色水性木器色漆时，会出现色剂上浮即渗色现象，多道涂装依然无法遮盖的问题。双组分油性聚氨酯封闭底漆能解决上述现象，但其环保性以及其挥发出的有机溶剂对施工人员的伤害却无法回避，常规阴离子型水性聚氨酯无毒无害，但无法解决渗色现象。

水性聚氨酯以水为主要介质，不含或仅含有少量有机溶剂，具有不燃、无毒、对环境无污染、节省能源以及易加工等优点，根据配方及助剂的不同，可调制成涂料、胶粘剂及其他用途的处理剂。自20世纪70年代以来，水性聚氨酯以其用途和环境友好性成为聚氨酯化学技术中发展最快、最活跃的分支之一。水性聚氨酯通常是在预聚体中引入亲水扩链剂，经中和后，在高速搅拌下将离子化聚氨酯加入水中，或将水加入聚氨酯离聚体有要溶剂液中，形成聚氨酯水分散液。目前，对阴离子型水性聚氨酯的研究报道较多，而对阳离子型水性聚氨酯研究报道相对较少。

自乳化型阳离子水性聚氨酯的离子分散中心一般为季铵盐型或胺盐型，而其中亲水扩链剂N-甲基二乙醇胺(MDEA)作为分散中心较好。阳离子聚氨酯对离子型表面有较好的粘接性，特别适用于对阴离子型皮革和玻璃表面的处理，但用作水性木器封闭底漆的树脂使用鲜有报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种阳离子型水性聚氨酯及其制备方法，解决水性木器涂料涂装中出现的渗色现象，并克服双组分聚氨酯木器封闭底漆使用中安全环保的问题。

本发明的技术方案为：

一种阳离子型水性聚氨酯，它是由下列重量份比的原料制备而成：聚醚N220：140-160、甲苯二异氰酸酯：90-110、三羟甲基丙烷：5-7、1，4-丁二醇：22-30、N-甲基二乙醇胺：8-16、丙酮：4-5、醋酸：5-8、去离子水：690-700。

一种阳离子型水性聚氨酯的制备方法，包括下列步骤；

(1)、在反应容器中加入聚醚N220，在110-120℃下抽真空脱水1-2小时，然后降温至55-65℃，加入甲苯二异氰酸酯，升温至75-80℃反应2-3小时，，得反应液；

(2)、按重量份将混合好的三羟甲基丙烷和1，4-丁二醇混合液加入反应液中，控制温度在65-75℃反应1.5-2.5小时，反应中加入丙酮，反应结束后降温至45-55℃，按重量份加入N-甲基二乙醇胺，控制温度为45-55℃反应1-1.5小时，得聚氨酯预聚体；

(3)、将聚氨酯预聚体降温至33-37℃，加入醋酸中和，快速搅拌下加入去离子水，分散15-25分钟后，减压蒸馏脱除丙酮，得到氨基硅改性水性聚氨酯。

所述的三羟甲基丙烷作为内交联单体能使分子支化，使制漆成膜有一定程度的交联；1，4-丁二醇作为小分子扩链剂；N-甲基二乙醇胺作为亲水扩链单体；丙酮作为预聚体的溶剂；醋酸作为成盐中和剂。

本发明制备的水性聚氨酯具有如下理化特性：外观半透明微黄，固体分含量为30±1％，耐水性24h无异常，铅笔硬度B级，附着力0级；

本发明制备的水性聚氨酯具有较好的润湿基本的特性，可直接用于制备水性木器封闭底漆，可在裸露的木材表面涂装1-2道该水性聚氨酯；

应用本发明所述的水性聚氨酯的水性木器封闭底漆的优点：

(1)、能完全代替油性产品，且无VOC排放，无毒无味，不燃不爆，安全环保；

(2)、干燥速度快，标准环境下，表干时间15min，且能在2-3h进行下一道漆的涂装；

(3)、耐水性24h无异常，附着力强，干燥后能与下层涂装有较好的层间随着力；

(4)、渗透性强，封闭性好，能有效避免上层涂装水性木器漆出现的渗色现象。

具体实施方式

实施例1

(1)、一种用于水性木器封闭底漆的阳离子型水性聚氨酯，它是由下列重量份比的原料制备而成：聚醚N220：140.89、甲苯二异氰酸酯(TDI)：103.35、三羟甲基丙烷(TMP)：6.08、1，4-丁二醇(BDO)：24.52、N-甲基二乙醇胺(MDEA)：14.89、丙酮：4-5、醋酸(Ac)：7.51、去离子水：694.78。

(2)、制备方法：

a、按重量份在装有电动搅拌器、温度计和回流冷凝管的四口烧瓶中加入聚醚N220，在110℃下抽真空脱水1小时，然后降温至60℃，加入甲苯二异氰酸酯，升温至75-80℃反应2-3小时，得反应液；

b、按重量份将混合好的三羟甲基丙烷和1，4-丁二醇混合液加入反应液中，控制温度在20℃反应2小时，反应中加入丙酮，降低反应体系的粘度，反应结束后降温至50℃，按重量份加入N-甲基二乙醇胺，控制温度为50℃反应1小时，得聚氨酯预聚体；

c、将聚氨酯预聚体降温至35℃，加入醋酸中和，快速搅拌下加入去离子水，分散20分钟后，减压蒸馏脱除丙酮，得到氨基硅改性水性聚氨酯。

实施例2

(1)、一种用于水性木器封闭底漆的阳离子型水性聚氨酯，它是由下列重量份比的原料制备而成：聚醚N220：158.05、甲苯二异氰酸酯(TDI)：98.19、三羟甲基丙烷(TMP)：5.96、1，4-丁二醇(BDO)：24.03、N-甲基二乙醇胺(MDEA)：11.93、丙酮：4-5、醋酸(Ac)：6.01、去离子水：695.82。

步骤(2)同实施例1。

黑胡桃贴面板：使用水性木器纤维刷涂刷两道水性木器封闭底漆，干后3h后，涂装水性木器白底漆2-3道，打磨平整后，再涂装2道水性木器白色面漆。未涂刷封闭底漆时，出现严重渗色，涂刷后未见渗色现象。

实施例3

(1)、一种用于水性木器封闭底漆的阳离子型水性聚氨酯，它是由下列重量份比的原料制备而成：聚醚N220：140.05、甲苯二异氰酸酯(TDI)：109.49、三羟甲基丙烷(TMP)：6.96、1，4-丁二醇(BDO)：28.03、N-甲基二乙醇胺(MDEA)：9.574、丙酮：4-5、醋酸(Ac)：6.76、去离子水：695.30。

步骤(2)同实施例1。

深色高密度板：用水性木器纤维刷涂刷两道水性木器封闭底漆，干后3h后，涂装水性木器白底漆2-3道，打磨平整后，再涂装2道水性木器白色面漆。未涂刷封闭底漆时，出现严重渗色，涂刷后未见渗色现象。

Claims (2)

1.一种阳离子型水性聚氨酯，其特征在于：它是由下列重量份比的原料制备而成：聚醚N220：140-160、甲苯二异氰酸酯：90-110、三羟甲基丙烷：5-7、1，4-丁二醇：22-30、N-甲基二乙醇胺：8-16、丙酮：4-5、醋酸：5-8、去离子水：690-700。

2.根据权利1所述的一种阳离子型水性聚氨酯的制备方法，其特征在于：包括下列步骤：

(1)、在反应容器中加入聚醚N220，在110-120℃下抽真空脱水1-2小时，然后降温至55-65℃，加入甲苯二异氰酸酯，升温至75-80℃反应2-3小时，，得反应液；

(2)、按重量份将混合好的三羟甲基丙烷和1，4-丁二醇混合液加入反应液中，控制温度在65-75℃反应1.5-2.5小时，反应中加入丙酮，反应结束后降温至45-55℃，按重量份加入N-甲基二乙醇胺，控制温度为45-55℃反应1-1.5小时，得聚氨酯预聚体；

(3)、将聚氨酯预聚体降温至33-37℃，加入醋酸中和，快速搅拌下加入去离子水，分散15-25分钟后，减压蒸馏脱除丙酮，得到氨基硅改性水性聚氨酯。