CN112079740A - 一种天冬树脂、水性天冬聚脲的合成方法及应用 - Google Patents

一种天冬树脂、水性天冬聚脲的合成方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种天冬树脂、水性天冬聚脲的合成方法及应用，涉及聚脲涂料技术领域。本发明提供的具有特殊结构的天冬树脂可用于制备水性天冬聚脲；本发明提供的水性天冬聚脲的合成方法，利用上述的天冬树脂与乙烯基磺酸盐进行反应，使天冬树脂引入亲水基团，再与固化剂反应，最终得到水性天冬聚脲。本发明提供的水性天冬聚脲，克服了传统天冬聚脲无法做成水性的技术偏见，可在涂料领域中应用，用在需要薄涂的应用领域，例如涂层在60um及以下的情况下，本发明提供的水性天冬聚脲可发挥良好的优点。

Description

一种天冬树脂、水性天冬聚脲的合成方法及应用
技术领域
本发明涉及聚脲涂料技术领域，尤其涉及一种天冬树脂、水性天冬聚脲的合成方法及应用。
背景技术
聚脲体系反应快，反应具有节能和高效的特点，被广泛用于建筑防水、保温和防腐等涂料。然而，目前的聚脲体系都以溶剂型或无溶剂型双组分喷涂体系为主。
聚天门冬氨酸酯材料，是近年来聚脲工业领域出现的一种新型脂肪族、慢反应、高性能涂层材料，被称为第三代聚脲。科学家们通过一系列物理化学方法对聚脲体系改造，研发出来的天冬聚脲具有较慢固化、超耐候、耐磨，耐水，耐酸，耐碱，耐盐雾等特性。该项技术在欧美市场有近15年的应用历史，在中国市场已有7年应用历史。
尽管天冬聚脲研究的时间不短，但是，水性天冬聚脲体系却鲜有报道。这有几个方面的原因。一是天冬聚脲可以做成高固含的体系，固含量可高达90％，甚至100％。二是天冬树脂的粘度很低。它的这种高固含量，低粘度的特性使得其在使用时也不需要或只要加入少量稀释剂，从而也就没有或只有少量的VOC排放，也就没有环保问题。第三是天冬聚脲的双组份体系里面的固化剂异氰酸酯能与水反应，要做成水性有一定难度。但是，在需要薄涂的应用领域例如在60um及以下的的涂层，进行水性化天冬聚脲树脂的研究还是很有必要的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中存在的应用需求以及技术空白，提供一种水性天冬聚脲的合成方法及其在涂料中的应用。
为了解决上述问题，本发明提出以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种天冬树脂，所述天冬树脂用于制备水性天冬聚脲，所述天冬树脂的结构式如下式(1)所示，
Figure BDA0002689327040000021
式(1)中，R’选自下式A、B、C、D中的一种或多种：
Figure BDA0002689327040000022
第二方面，本发明提供一种水性天冬聚脲的合成方法，包括以下步骤：
S1，将天冬树脂和乙烯基磺酸盐进行回流反应4-8小时，所述乙烯基磺酸盐的质量相当于天冬树脂质量分数的0.5-20％；
S2，向S1中通入氮气和/或氩气，加入固化剂，继续反应5-10分钟；
S3，向S2中加入水，分散乳化均匀，得到固含量为35-65％的水性天冬聚脲。
其进一步地技术方案为，所述天冬树脂为如权利要求1所述的天冬树脂。
其进一步地技术方案为，所述固化剂选自TDI，HDI，IPDI，MDI中的至少一种。
其进一步地技术方案为，所述步骤S2中，反应完毕后，体系中的NCO当量为天冬树脂中活泼氢当量的1-1.5倍。
其进一步地技术方案为，所述乙烯基磺酸盐选自乙烯基磺酸钠、乙烯基磺酸钾、乙烯基磺酸铵中的至少一种。
其进一步地技术方案为，所述步骤S1中，还包括加入溶剂进行反应，反应结束后除去溶剂再执行步骤S2。
其进一步地技术方案为，所述溶剂为丙酮，用量为反应物质量的10-300％。
第三方面，本发明提供一种水性天冬聚脲，由第二方面所述的水性天冬聚脲的合成方法制得，所述水性天冬聚脲在涂料中的应用。
其进一步地技术方案为，所述水性天冬聚脲的固含量为35-65％，
与现有技术相比，本发明所能达到的技术效果包括：
本发明提供的具有特殊结构的天冬树脂可用于制备水性天冬聚脲；本发明提供的水性天冬聚脲的合成方法，利用上述的天冬树脂与乙烯基磺酸盐进行反应，使天冬树脂引入亲水基团，再与固化剂、水反应，最终得到水性天冬聚脲。
本发明提供的水性天冬聚脲，克服了传统天冬聚脲无法做成水性的技术偏见，可在涂料领域中应用，用在需要薄涂的应用领域，例如涂层在60um及以下的情况，本发明提供的水性天冬聚脲可发挥良好的优点。
具体实施方式
下面将对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，以下将描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
本实施例提供一种天冬树脂，如下式E1所示：
Figure BDA0002689327040000031
本发明提供用E1合成水性天冬聚脲的方法，具体如下：
三口瓶中加入446克E1(1mol)，加入100mL丙酮，升温至60℃，22.3克乙烯基磺酸钠滴加入上述体系中，并在此温度下反应8小时。蒸除溶剂，将IPDI 533克加入上述天冬树脂按计量加入三口烧瓶中，高速搅拌反应10min；然后在三口烧瓶中加入计量的水1000克，分散乳化5min，得到水性聚脲乳液，即为本实施例提供的水性天冬聚脲。
本实施例得到的水性天冬聚脲的固含量为50％。
实施例二：
本实施例提供一种天冬树脂，如下式E2所示：
Figure BDA0002689327040000041
本发明提供用E2合成水性天冬聚脲的方法，具体如下：
三口瓶中加入582克E2(1mol)，加入200mL丙酮，升温至60℃，46.6克乙烯基磺酸钾滴加入上述体系中，并在此温度下反应8小时。蒸除溶剂，将HDI 403克加入上述天冬树脂按计量加入三口烧瓶中，高速搅拌反应10min；然后在三口烧瓶中加入计量的水661克分散乳化5min，得到水性聚脲乳液，即为本实施例提供的水性天冬聚脲。
本实施例得到的水性天冬聚脲的固含量为60％。
实施例三：
本实施例提供一种天冬树脂，如下式E3所示：
Figure BDA0002689327040000042
本发明提供用E3合成水性天冬聚脲的方法，具体如下：
三口瓶中加入554克E3(1mol)，加入300mL丙酮，升温至60℃，46.6克乙烯基磺酸钠滴加入上述体系中，并在此温度下反应8小时。蒸除溶剂，将TDI418克加入上述天冬树脂按计量加入三口烧瓶中，高速搅拌反应10min；然后在三口烧瓶中加入计量的水1528克，分散乳化5min，得到水性聚脲乳液，即为本实施例提供的水性天冬聚脲。
本实施例得到的水性天冬聚脲的固含量为40％。
实施例四：
本实施例提供一种天冬树脂，如下式E4所示：
Figure BDA0002689327040000051
本发明提供用E4合成水性天冬聚脲的方法，具体如下：
三口瓶中加入576克E4(1mol)，加入300mL丙酮，升温至60℃，46.6克乙烯基磺酸铵滴加入上述体系中，并在此温度下反应8小时。蒸除溶剂，将MDI 600克加入上述天冬树脂按计量加入三口烧瓶中，高速搅拌反应10min；然后在三口烧瓶中加入计量的水815克分散乳化5min，得到水性聚脲乳液，即为本实施例提供的水性天冬聚脲。
本实施例得到的水性天冬聚脲的固含量为60％。
实施例五：
本实施例提供一种天冬树脂，如下式E5所示：
Figure BDA0002689327040000052
本发明提供用E5合成水性天冬聚脲的方法，具体如下：
三口瓶中加入447克E5(1mol)，加入300mL丙酮，升温至60℃，28.6克乙烯基磺酸钠滴加入上述体系中，并在此温度下反应8小时。蒸除溶剂，将IPDI 533克加入上述天冬树脂按计量加入三口烧瓶中，高速搅拌反应10min；然后在三口烧瓶中加入计量的水543克分散乳化5min，得到水性聚脲乳液，即为本实施例提供的水性天冬聚脲。
本实施例得到的水性天冬聚脲的固含量为65％。
实施例六：
本实施例提供一种天冬树脂，如下式E6所示：
Figure BDA0002689327040000061
本发明提供用E6合成水性天冬聚脲的方法，具体如下：
三口瓶中加入474克E6(1mol)，加入300mL丙酮，升温至60℃，46.6克乙烯基磺酸钠滴加入上述体系中，并在此温度下反应8小时。蒸除溶剂，将IPDI244克TDI 191克加入上述天冬树脂按计量加入三口烧瓶中，高速搅拌反应10min；然后在三口烧瓶中加入计量的水909克分散乳化5min，得到水性聚脲乳液，即为本实施例提供的水性天冬聚脲。
本实施例得到的水性天冬聚脲的固含量为50％。
实施例七：
本实施例提供一种天冬树脂，如下式E3、E7所示：
Figure BDA0002689327040000062
本发明提供用E3和E7的混合物来合成水性天冬聚脲的方法，具体如下：
三口瓶中加入245克E7(0.5mol)277克E3(0.5mol)，加入300mL丙酮，升温至60℃，42克乙烯基磺酸钠滴加入上述体系中，并在此温度下反应8小时。蒸除溶剂，将IPDI533克加入上述天冬树脂按计量加入三口烧瓶中，高速搅拌反应10min；然后在三口烧瓶中加入计量的水1047克，分散乳化5min，得到水性聚脲乳液，即为本实施例提供的水性天冬聚脲。
本实施例得到的水性天冬聚脲的固含量为35％。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上所述，为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种天冬树脂，其特征在于，所述天冬树脂用于制备水性天冬聚脲，所述天冬树脂的结构式如下式(1)所示，
Figure RE-FDA0002725552320000011
式(1)中，R’选自下式A、B、C、D中的一种或多种：
Figure RE-FDA0002725552320000012
2.一种水性天冬聚脲的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将天冬树脂和乙烯基磺酸盐进行回流反应4-8小时，所述乙烯基磺酸盐的质量相当于天冬树脂质量分数的0.5-20％；
S2，向S1中通入氮气和/或氩气，加入固化剂，继续反应5-10分钟；
S3，向S2中加入水，分散乳化均匀，得到固含量为35-65％的水性天冬聚脲。
3.如权利要求2所述的水性天冬聚脲的合成方法，其特征在于，所述天冬树脂为如权利要求1所述的天冬树脂。
4.如权利要求2所述的水性天冬聚脲的合成方法，其特征在于，所述固化剂选自TDI，HDI，IPDI，MDI中的至少一种。
5.如权利要求2所述的水性天冬聚脲的合成方法，其特征在于，所述步骤S2中，反应完毕后，体系中的NCO当量为天冬树脂中活泼氢当量的1-1.5倍。
6.如权利要求2所述的水性天冬聚脲的合成方法，其特征在于，所述乙烯基磺酸盐选自乙烯基磺酸钠、乙烯基磺酸钾、乙烯基磺酸铵中的至少一种。
7.如权利要求2所述的水性天冬聚脲的合成方法，其特征在于，所述步骤S1中，还包括加入溶剂进行反应，反应结束后除去溶剂再执行步骤S2。
8.如权利要求7所述的水性天冬聚脲的合成方法，其特征在于，所述溶剂为丙酮，用量为反应物质量的10-300％。
9.一种水性天冬聚脲，其特征在于，由权利要求2-8任一项所述的水性天冬聚脲的合成方法制得，所述水性天冬聚脲在涂料中的应用。
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