CN103820019B - 水性聚氨酯可剥离涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水性聚氨酯可剥离涂料及其制备方法，水性聚氨酯至少包括含硅氧烷的侧链。由以下物质合成：聚醚多元醇；多异氰酸酯；内乳化剂；多氨基硅氧烷；扩链剂；水。该水性聚氨酯具有很好的可剥性能和耐盐雾性能。
Description
技术领域
本发明涉及水性聚氨酯可剥离涂料及其制备方法。
背景技术
许多产品在运输、装卸、组装过程中，不可避免地受到风沙、勒痕、划痕、刮痕等因素的影响，造成表面刮伤、影响美观、性能下降、甚至报废。当在材料工件表面涂一层临时保护涂料时，将避免工件损伤毁坏，完成保护后保护涂膜即可剥去，产品表面依旧能保持原有的外观和性能。可剥涂料是一种广泛用于表面临时性保护的涂料。目前，溶剂型的可剥涂料应用比较广泛，但其含有大量有机溶剂，环境友好性差；此外，热熔型的可剥涂料也有应用，但其施工难度大、能耗高；水性可剥涂料具有低VOC排放、环境友好、便于施工、保护作用强、易于剥离等优点，成为可剥涂料的一个未来发展方向。
然而，水性聚氨酯可剥离涂料需要具有很好的分散性，要达到可剥离的效果，涂膜需要具有一定的粘结性和较好拉伸强度、断裂伸长率，这对于水性聚氨酯是个技术难题。
发明内容
针对上述问题，本发明开发出具有很好剥离性能的水性聚氨酯可剥离涂料。
水性聚氨酯可剥离涂料，包括水性聚氨酯，所述水性聚氨酯分子结构中的侧链至少包括含硅氧烷和内乳化剂，所述水性聚氨酯由以下物质合成：
硅氧烷
内乳化剂
聚醚多元醇
多异氰酸酯
扩链剂
水
三乙胺
所述硅氧烷为二氨基硅氧烷。
二氨基硅氧烷为N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，N-氨乙基-3-氨丙基乙基二甲氧基硅烷，N-氨乙基-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷。
所述内乳化剂是具有2个羟基或氨基、且具有羧基的物质。
所述的多异氰酸酯选自TDI、MDI和PAPI中的一种。
所述的聚醚多元醇优选自聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚四氢呋喃二醇中的一种或几种。
以摩尔数计算，内乳化剂用量为多异氰酸酯的1%-10%。优选3%-7%。
扩链剂为水性聚氨酯质量的0.1%-1%。
所述硅氧烷与内乳化剂的摩尔比为1:0.2-5。
本发明还涉及一种制备上述水性聚氨酯的方法，包括以下步骤：
（1）将聚醚多元醇、部分多异氰酸酯和内乳化剂在7-10℃下搅拌混合均匀；
（2）在高速搅拌下缓慢加入二氨基硅氧烷，发生反应，形成含硅氧烷的侧链结构；
（3）反应完全后补加剩余的多异氰酸酯，升温至80℃反应得到预聚体；
（4）将预聚体缓慢加入含有扩链剂的水中，然后加入三乙胺中和，得到水性聚氨酯。
对于可剥离涂料，撕裂强度应当大于25KN/m，断裂强度应当在10MPa以上，断裂伸长率应当在50%以上，300%以下。过低的撕裂强度、断裂强度和断裂伸长率，使得剥离涂料时不易形成一张连续的膜，而过高的断裂伸长率会导致薄膜更易吸附，导致耐盐雾降低。本申请获得的水性聚氨酯可剥离涂料具有很好的耐盐雾性能，同时具有很好的可剥性。
具体实施方式
一种水性聚氨酯可剥离涂料，包括水性聚氨酯，所述的水性聚氨酯由以下物质合成：
硅氧烷
内乳化剂
聚醚多元醇
多异氰酸酯
扩链剂
水
三乙胺
优选地，上述的二氨基硅氧烷结构如下式：
上式中，
R1为C-C链段和/或C-O链段；
R2、R3、R4中，其中一个为硅氧烷，其他两个独立的表示氢原子、烷基或芳烷基。
可选择的二氨基硅氧烷为N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，N-氨乙基-3-氨丙基乙基二甲氧基硅烷，N-氨乙基-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷。
优选地，所述的多异氰酸酯选自TDI、MDI和PAPI中的一种。
优选地，所述的聚醚多元醇优选自聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚四氢呋喃二醇中的一种或几种。
所述聚醚多元醇的数均分子量例如为200～8000，优选为300～5000，羟基当量例如为80～5000，优选为100～3000。
所述的内乳化剂是指具有2个羟基或氨基、且具有羧基或磺酸基的物质，可选择的包括2,2二羟甲基丁酸，2,2二羟甲基丙酸，2,2二羟乙基丁酸，2,2二羟乙基丙酸，2,3二羟甲基丁酸，2,3二羟甲基丙酸，2,3二羟乙基丁酸，2,3二羟乙基丙酸。以摩尔数计算，内乳化剂用量为多异氰酸酯的1%-10%。优选3%-7%。
扩链剂，本发明所述的扩链剂是指含有2个与异氰酸酯发生反应的基团，如含有2个羟基或氨基物质。扩链剂用量为水性聚氨酯预聚体质量的0.1%-1%。
本发明的水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：
（1）将聚醚多元醇、部分多异氰酸酯和内乳化剂在7-10℃下搅拌混合均匀；
（2）在高速搅拌下缓慢加入二氨基硅氧烷，发生反应，形成含硅氧烷的侧链结构；
（3）反应完全后补加剩余的多异氰酸酯，升温至80℃反应得到预聚体；
（4）将预聚体缓慢加入含有扩链剂的水中，然后加入三乙胺中和，得到水性聚氨酯。
优选地，步骤（1）的反应时间为0.5-3小时；步骤（2）的反应时间为2-6小时；
由于氨基与异氰酸酯的反应活性比羟基与异氰酸酯的强，所以本发明采用较低温度条件下，抑制羟基与异氰酸酯的反应，以便于含有氨基的聚硅氧烷接枝到多异氰酸酯中，获得含有聚硅氧烷、含有多个异氰酸酯基团的预聚体。为了获得耐盐雾性能更好的可剥离涂料，优选二氨基硅氧烷与内乳化剂的摩尔比为1:0.2-5。
内乳化剂也可以选择含有氨基，但是内乳化剂可以在步骤（1）中的反应完全发生之后加入。可选择的含有氨基的内乳化剂包括羟甲基氨甲基丁酸、羟乙基氨乙基丁酸，二氨甲基丁酸，二氨乙基丁酸。
氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧烷：数均分子量3400；江西星火化工厂；
聚氧化丙烯二醇：数均分子量2000，南京金陵石油化工厂生产；
聚氧化丙烯三醇：数均分子量1500，南京金陵石油化工厂生产；
TDI：化学纯，上海五联化工厂；
MDI：化学纯，上海五联化工厂；
三乙胺：化学纯，上海紫一试剂厂；
羟甲基氨甲基丁酸：化学纯，上海紫一试剂厂；
1，6-己二醇：化学纯，上海五联化工厂；
制备水性聚氨酯：
制备工艺：
（1）将聚醚多元醇、部分多异氰酸酯和内乳化剂在7-10摄氏度下搅拌混合均匀；
（2）在高速搅拌下缓慢加入二氨基硅氧烷，发生反应，形成含硅氧烷的侧链结构；
（3）反应完全后补加剩余的多异氰酸酯，升温至80℃反应得到预聚体；
（4）将预聚体缓慢加入含有扩链剂的水中，然后加入三乙胺中和，得到水性聚氨酯。
耐盐雾测试
按照国家标准GB1771-91测试，胶膜不起泡不破损。
涂膜撕裂强度测试
参照GB/T529-1999测试
涂膜断裂强度、断裂伸长率测试：
参照GB/T528-1998测试
对于可剥离涂料，撕裂强度应当大于25KN/m，断裂强度应当在10MPa以上，断裂伸长率应当在50%以上，300%以下。过低的撕裂强度、断裂强度和断裂伸长率，使得剥离涂料时不易形成一张连续的膜，而过高的断裂伸长率会导致薄膜更易吸附，导致耐盐雾降低。通过上述数据可以知道，本申请获得的水性聚氨酯可剥离涂料具有很好的耐盐雾性能，同时具有很好的可剥性。
Claims (8)
1.水性聚氨酯可剥离涂料，包括水性聚氨酯，所述水性聚氨酯分子结构中的侧链至少包括含硅氧烷和内乳化剂，所述的水性聚氨酯由以下物质合成：
硅氧烷
内乳化剂
聚醚多元醇
多异氰酸酯
扩链剂
水
三乙胺
所述硅氧烷为二氨基硅氧烷；
所述二氨基硅氧烷选自N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，N-氨乙基-3-氨丙基乙基二甲氧基硅烷，N-氨乙基-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷中的一种；
所述内乳化剂是具有2个羟基或氨基、且具有羧基的物质。
2.根据权利要求1所述的水性聚氨酯可剥离涂料，所述的多异氰酸酯选自TDI、MDI和PAPI中的一种。
3.根据权利要求1所述的水性聚氨酯可剥离涂料，所述的聚醚多元醇优选自聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚四氢呋喃二醇中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的水性聚氨酯可剥离涂料，以摩尔数计算，内乳化剂用量为多异氰酸酯的1%-10%。
5.根据权利要求1所述的水性聚氨酯可剥离涂料，以摩尔数计算，内乳化剂用量为多异氰酸酯的3%-7%。
6.根据权利要求1所述的水性聚氨酯可剥离涂料，扩链剂为水性聚氨酯质量的0.1%-1%。
7.根据权利要求1所述的水性聚氨酯可剥离涂料，所述硅氧烷与内乳化剂的摩尔比为1：0.2-5。
8.一种制备如权利要求1所述的水性聚氨酯的方法，包括以下步骤：
(1)将聚醚多元醇、部分多异氰酸酯和内乳化剂在7-10℃下搅拌混合均匀；
(2)在高速搅拌下缓慢加入二氨基硅氧烷，发生反应，形成含硅氧烷的侧链结构；
(3)反应完全后补加剩余的多异氰酸酯，升温至80℃反应得到预聚体；
(4)将预聚体缓慢加入含有扩链剂的水中，然后加入三乙胺中和，得到水性聚氨酯。
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