CN115093532A - 一种阳离子型羟基聚氨酯分散体、水性木器涂料及其制备方法和应用 - Google Patents
一种阳离子型羟基聚氨酯分散体、水性木器涂料及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种阳离子型羟基聚氨酯分散体、水性木器涂料及其制备方法和应用。该阳离子型羟基聚氨酯分散体包括双酚A环氧树脂、二级胺、聚酯二元醇、二异氰酸酯、有机小分子酸等组分。本发明提供的阳离子型羟基聚氨酯分散体通过选用双酚A环氧树脂、二级胺、聚酯二元醇、二异氰酸酯、有机小分子酸等组分，可得到阳离子型羟基聚氨酯分散体，不仅可与单宁酸发生作用实现其固定，还可阻止单宁酸进一步扩散；同时对木材的附着力强，具有优异的封闭效果，在后续应用于水性木器涂料时具有优异的封闭单宁酸的效果。
Description
技术领域
本发明属于水性树脂技术领域，具体涉及一种阳离子型羟基聚氨酯分散体、水性木器涂料及其制备方法和应用。
背景技术
随着人们对环保问题的日益重视，人们逐渐采用水性涂料来取代溶剂型涂料。水性木器涂料因为其低VOC、环保等优点已经得到了迅速推广，但因为在特定木材上对单宁酸等色素封闭性不够，导致涂膜容易发黄变色，在白漆涂膜尤为严重。
目前水性木器涂料封闭单宁酸的方法有以下几种：
1)采用水性单组分阳离子树脂为成膜物质，利用阳离子聚合物和单宁酸快速反应将其固定在木材内部防止向漆膜迁移，实现单宁酸的封闭。如名称为蓖麻油改性阳离子自交联聚氨酯聚脲水分散体及制备方法和应用的中国专利公开了利用蓖麻油、环氧树脂双重改性来得到自交联阳离子聚氨酯聚脲水分散体的方案，该水性分散体在后期应用于木器封闭底漆时可阻滞木材中单宁酸的不断渗出使其具有优异的附着性及封闭性。
2)采用小粒径的丙烯酸乳液为成膜物质，利用其小粒径易于润湿渗透的特点，深入木器导管达到封闭的效果。如发明名称为一种聚丙烯酸酯封闭乳液及其制备方法的中国专利公开了用反应型乳化剂合成了小粒径的聚丙烯酸乳液，对单宁酸和油脂具有很好的封闭性。
3)采用水性羟基丙烯酸乳液和水可分散异氰酸酯固化剂配置的水性双组份底漆，交联密度更高，比单组分底漆封闭效果更好。如发明名称为一种防渗色红橡木双组份水性木器涂层结构的中国专利公开了一种防渗色红橡木双组份水性木器涂层，用含有OH官能团的丙烯酸分散体和含有NCO官能团的水性固化剂的双组份体系对红橡木基材的色素、单宁酸具有阻隔和封闭作用，解决了红橡木中的单宁酸上渗导致的漆料涂膜变色的问题。
但是以上这三类方法与溶剂型涂料的封闭效果差距还很大，对于富含单宁酸的木质基材，往往需要多道涂装才能达到理想的封闭效果。因此，开发一种封闭性能优异的水性木器涂料具有重要的研究意义和应用价值。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷或不足，提供一种阳离子型羟基聚氨酯分散体。本发明提供的阳离子型羟基聚氨酯分散体通过选用双酚A环氧树脂、二级胺、聚酯二元醇、二异氰酸酯、有机小分子酸等组分，可得到阳离子型羟基聚氨酯分散体，不仅可与单宁酸发生作用实现其固定，还可阻止单宁酸进一步扩散；同时对木材的附着力强，具有优异的封闭效果，在后续应用于水性木器涂料时具有优异的封闭单宁酸的效果。
本发明的另一目的在于提供上述阳离子型羟基聚氨酯分散体的制备方法。
本发明的另一目的在于提供上述阳离子型羟基聚氨酯分散体在制备水性木器涂料中的应用。
本发明的另一目的在于提供一种水性木器涂料。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种阳离子型羟基聚氨酯分散体，包括如下重量份数的组分：
双酚A环氧树脂100份，
二级胺30～70份，
聚酯二元醇150～400份，
二异氰酸酯40～120份，
有机小分子酸10～40份。
本发明提供的阳离子型羟基聚氨酯分散体中，双酚A环氧树脂与二级胺发生环氧开环反应，得到含有两个叔胺基团的多羟基中间体；该多羟基中间体与聚酯二元醇、二异氰酸酯发生扩链反应得到含有两个叔胺基团的聚氨酯预聚体；再进一步与有机小分子酸中和可形成季铵盐，经入水分散得到阳离子型羟基聚氨酯分散体，整个反应体系粘度合适，接枝反应可控。该阳离子型羟基聚氨酯分散体应用于水性木器涂料时具有优异的封闭单宁酸的效果，主要原因在于：(1)季铵盐阳离子会与单宁酸发生作用达到固定单宁酸的效果；(2)高玻璃化转化温度的双酚A环氧的结构赋予了水性木器涂料快速的干燥性能，配合季铵盐结构可阻止单宁酸进一步扩散；(3)双酚A环氧侧链所含的极性羟基也能加强对木材上的附着力，加强封闭的效果。
如仅选用聚酯二元醇与二异氰酸酯发生扩链反应来制备聚氨酯预聚体，不用多羟基中间体，会导致预聚体没有三级胺结构，无法用酸中和成盐入水。如仅选用多羟基中间体与二异氰酸酯发生扩链反应来制备聚氨酯预聚体，很难得到稳定的聚氨酯水分散体。本发明通过同时选用多羟基中间体与聚酯二元醇作为反应单体，并调控两者的用量，可以得到稳定的阳离子树脂水分散体，并具有较好的封闭的效果。
本领域常规的双酚A环氧树脂、二级胺、聚酯二元醇、二异氰酸酯、有机小分子酸均可用于本发明中。
优选地，所述双酚A环氧树脂具有如下所示结构式：
所述双酚A环氧树脂的环氧当量为180～500。
优选地，所述二级胺为含有一个或两个羟基的二级胺。
研究发现，如选用一级胺(例如乙醇胺)，含有两个活泼的N-H键，与环氧树脂的扩链反应难以控制，极易凝胶；如选用三级胺(例如三乙醇胺)，由于不含活性的N-H键，难以在温和条件下和环氧基团发生接枝反应，无法得到多羟基中间体。而二级胺，特别是含有一个或两个羟基的二级胺，一个分子中只含有一个高活性的N-H键，与环氧树脂的开环反应可控，可在温和条件下和环氧基团发生接枝。
更为优选地，所述二级胺为二乙醇胺、二异丙醇胺、N-甲基乙醇胺或N-乙基乙醇胺中的一种或几种。
优选地，所述二级胺和双酚A环氧树脂的摩尔比为(2.2～1.8):1；进一步优选为2:1。
优选地，所述聚酯二元醇为线性聚酯二元醇；所述聚酯二元醇的分子量为500～5000。
聚酯二元醇一般通过二元酸和二元醇反应得到。合成聚酯二元醇的二元酸可为己二酸、苯酐、间苯二甲酸或对苯二甲酸中的一种或几种，合成聚酯二元醇的二元醇可为己二醇、1,4-丁二醇、二甘醇、乙二醇或1,3-丙二醇中的一种或几种。
优选地，所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、五亚甲基二异氰酸酯、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯中的一种或几种。
优选地，所述有机小分子酸为含有一个羧基，且分子量＜300的有机羧酸更为优选地，所述有机小分子酸为冰醋酸、乳酸或水杨酸中的一种或几种。
优选地，所述阳离子型羟基聚氨酯分散体还包括水500～1500份。
优选地，所述阳离子型羟基聚氨酯分散体的固含量为25～45％。
上述阳离子型羟基聚氨酯分散体的制备方法，包括如下步骤：
S1：双酚A环氧树脂和二级胺发生环氧开环反应，得到含有两个叔胺基团的多羟基中间体；
S2：多羟基中间体与聚酯二元醇、二异氰酸酯发生扩链反应，然后加入有机小分子酸中和，入水分散即得所述阳离子型羟基聚氨酯分散体。
以二级胺为二羟烷基胺为例，双酚A环氧树脂和二级胺发生环氧开环反应的反应式如下：
本发明以阳离子型羟基聚氨酯分散体和非离子型异氰酸酯固化剂复配得到高交联密度的水性双组份体系，具有非常优异的封闭效果。
优选地，S1中所述环氧开环反应的温度为60～100℃，时间为1～8h。
优选地，S2中所述扩链反应在溶剂(例如N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺)存在条件下进行。
优选地，S2中所述扩链反应的温度为55～95℃，时间为1～8h。
优选地，S2中所述扩链反应在催化剂(例如异辛酸铋、二丁基二月桂酸锡、辛酸亚锡)存在条件下进行。
上述阳离子型羟基聚氨酯分散体在制备水性木器涂料中的应用也在本发明的保护范围内。
本发明提供的阳离子型羟基聚氨酯分散体可作为成膜物质与非离子型异氰酸酯复配得到水性木器涂料，该涂料可实现木材中单宁酸的有效封闭。
一种水性木器涂料，包括如下重量份数的组分：
上述阳离子型羟基聚氨酯分散体100份；
非离子型异氰酸酯固化剂15～40份。
优选地，所述阳离子型羟基聚氨酯分散体中的羟基基团与非离子型异氰酸酯固化剂中的NCO基团的摩尔比为1:1.2～1:1.8，优选为1:1.4～1:1.6。
优选地，所述涂料还包括其它助剂0.1～10份；进一步优选为3～8份。其它助剂的添加，可提升对应的性能。
更为优选地，所述其它助剂为消泡剂、流平剂、润湿剂、成膜助剂、增稠剂或消泡剂中的一种或几种。
消泡剂：消除搅拌过程中产生的泡，以及反应过程中产生泡(异氰酸酯与水反应产生的二氧化碳气体)
流平剂：作用于涂料液体与空气的界面，提高漆膜表面的平整性，防止贝纳德漩涡等缺陷
润湿剂：作用于涂料液体与基材的界面，提高涂料对基材的润湿性，防止缩孔等缺陷。
成膜助剂：提高树脂的成膜性，防止低温施工涂膜开裂，调节涂料干燥速度，形成挥发梯度，提高涂料表面效果。
增稠剂：调节涂料的流变性能，提升涂料抗流挂、抗飞溅等性能。
进一步优选地，所述消泡剂的重量份数为0.1～1份。
进一步优选地，所述流平剂的重量份数为0.1～1份。
进一步优选地，所述润湿剂的重量份数为0.1～1份。
进一步优选地，所述成膜助剂的重量份数为0.5～5份。
进一步优选地，所述增稠剂的重量份数为0.2～2份。
本发明还请求保护上述水性木器涂料的制备方法，包括如下步骤：将各组分混合均匀，即得所述水性木器涂料。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明提供的阳离子型羟基聚氨酯分散体通过选用双酚A环氧树脂、二级胺、聚酯二元醇、二异氰酸酯、有机小分子酸等组分，可得到阳离子型羟基聚氨酯分散体，不仅可与单宁酸发生作用实现其固定，还可阻止单宁酸进一步扩散；同时对木材的附着力强，具有优异的封闭效果；在后续应用于水性木器涂料时具有优异的封闭单宁酸的效果。
具体实施方式
下面结合实施例进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下例实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照本领域常规条件或按照制造厂商建议的条件；所使用的原料、试剂等，如无特殊说明，均为可从常规市场等商业途径得到的原料和试剂。本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种阳离子型羟基聚氨酯分散体，通过如下过程制备得到：
(1)多羟基中间体A1的制备：将100.0g液体双酚A环氧树脂(南亚环氧NPEL-128，环氧当量约196)、53.6g二乙醇胺加入反应瓶中，缓慢升温至80℃反应3h，冷却后得到黄色粘稠的多羟基中间体A1，理论官能度约为6.1，羟值为568.2mg KOH/g。
(2)阳离子型羟基聚氨酯分散体的制备，其中n(多羟基中间体)/n(聚酯二元醇)/n(二异氰酸酯)/n(小分子有机酸)＝2:2.5:3.5:3.2。反应瓶中通氮气，在上述装有153.6g的多羟基中间体A1的四口烧瓶中加入319.0g聚酯二元醇(旭川化学XCP-1000H，以己二醇和己二酸为原料合成，分子量为1000)、135.3g N-甲基吡咯烷酮、升温至80℃搅拌至均匀。加99.2g异佛尔酮二异氰酸酯，在80℃反应1h。加0.57g异辛酸铋，继续在80℃反应至NCO值为零。加24.5g冰醋酸，搅拌10min至均匀。降温至65℃，快速搅拌下加951.3g纯水，得到乳白状水性羟基聚氨酯分散体，固含为34.1wt％，理论固体份羟基含量为3.9wt％。
实施例2
本实施例提供一种阳离子型羟基聚氨酯分散体，通过如下过程制备得到：
(1)多羟基中间体A2的制备：将61.1g液体双酚A环氧树脂(南亚环氧NPEL-128，环氧当量约196)、38.9g固体双酚A环氧树脂(南亚环氧NPES-901，环氧当量约500)、40.9g二乙醇胺加入反应瓶中，缓慢升温至80℃反应3h，冷却后得到黄色粘稠的多羟基中间体A2，理论官能度约为6.5，羟值为507mg KOH/g。
(2)阳离子型羟基聚氨酯分散体的制备，其中n(多羟基中间体)/n(聚酯二元醇)/n(二异氰酸酯)/n(小分子有机酸)＝2:2.5:3.5:3.2。反应瓶中通氮气，在上述装有140.9g的多羟基中间体A2的反应瓶中加入243.3g聚酯二元醇(旭川化学XCP-1000H，以己二醇和己二酸为原料合成，分子量为1000)、106.0g N-甲基吡咯烷酮、升温至80℃搅拌至均匀。加75.6g异佛尔酮二异氰酸酯，在80℃反应1h。加0.46g异辛酸铋，继续在80℃反应至NCO值为零。加18.7g冰醋酸，搅拌10min至均匀。降温至65℃，快速搅拌下加853.6g纯水，得到乳白状水性羟基聚氨酯分散体，固含为32.1wt％，理论固体份羟基含量为4.0wt％。
实施例3
本实施例提供一种阳离子型羟基聚氨酯分散体，通过如下过程制备得到：
(1)多羟基中间体A3的制备：将100.0g液体双酚A环氧树脂(南亚环氧NPEL-128，环氧当量约196)、68.0g二异丙醇胺加入反应瓶中，缓慢升温至80℃反应3h，冷却后得到黄色粘稠的多羟基中间体A3，理论官能度约为6.1，羟值为519.8mg KOH/g。
(2)阳离子型羟基聚氨酯分散体的制备，其中n(多羟基中间体)/n(聚酯二元醇)/n(二异氰酸酯)/n(小分子有机酸)＝2:2.5:3.5:3.2。反应瓶中通氮气，在上述装有168.0g的多羟基中间体A3的反应瓶中加入319.1g聚酯二元醇(旭川化学XCP-1000H，以己二醇和己二酸为原料合成，分子量为1000)、135.3g N-乙基吡咯烷酮、升温至80℃搅拌至均匀。加99.2g异佛尔酮二异氰酸酯，在80℃反应1h。加0.59g二丁基二月桂酸锡，继续在80℃反应至NCO值为零。加24.5g冰醋酸，搅拌10min至均匀。降温至65℃，快速搅拌下加969.1g纯水，得到乳白状水性羟基聚氨酯分散体，固含为34.3wt％，理论固体份羟基含量为3.8wt％。
实施例4
本实施例提供一种阳离子型羟基聚氨酯分散体，通过如下过程制备得到：
(1)多羟基中间体A4的制备：将100.0g液体双酚A环氧树脂(南亚环氧NPEL-128，环氧当量约196)、38.3g N-甲基乙醇胺加入反应瓶中，缓慢升温至80℃反应3h，冷却后得到黄色粘稠的多羟基中间体A4，理论官能度约为4.1，羟值为424.2mg KOH/g。
(2)阳离子型羟基聚氨酯分散体的制备，其中n(多羟基中间体)/n(聚酯二元醇)/n(二异氰酸酯)/n(小分子有机酸)＝2:2.5:3.5:3.2。反应瓶中通氮气，在上述装有138.3g的多羟基中间体A4的反应瓶中加入319.0g聚酯二元醇(旭川化学XCP-1000H，以己二醇和己二酸为原料合成，分子量为1000)、135.3g N-甲基吡咯烷酮、升温至80℃搅拌至均匀。加99.2g异佛尔酮二异氰酸酯，在80℃反应1h。加0.56g异辛酸铋，继续在80℃反应至NCO值为零。加36.8g乳酸，搅拌10min至均匀。降温至65℃，快速搅拌下加844.5g纯水，得到乳白状水性羟基聚氨酯分散体，固含为35.4wt％，理论固体份羟基含量为2.4wt％。
实施例5
本实施例提供一种阳离子型羟基聚氨酯分散体，通过如下过程制备得到：
(1)多羟基中间体A1的制备：与实施例1的制备方法相同，具体为：将100.0g液体双酚A环氧树脂(南亚环氧NPEL-128，环氧当量约196)、53.6g二乙醇胺加入反应瓶中，缓慢升温至80℃反应3h，冷却后得到黄色粘稠的多羟基中间体A1，理论官能度约为6.1，羟值为568.2mg KOH/g。
(2)阳离子型羟基聚氨酯分散体的制备，其中n(多羟基中间体)/n(聚酯二元醇)/n(二异氰酸酯)/n(小分子有机酸)＝2:2.5:3.5:3.2。反应瓶中通氮气，在上述装有153.6g的多羟基中间体A1的反应瓶中加入478.5g聚酯二元醇(旭川化学XCP-706，以乙二醇、二甘醇和己二酸为原料合成，分子量为1500)、135.3g N-甲基吡咯烷酮、升温至80℃搅拌至均匀。加99.2g异佛尔酮二异氰酸酯，在80℃反应1h。加0.73g异辛酸铋，继续在80℃反应至NCO值为零。加24.5g冰醋酸，搅拌10min至均匀。降温至65℃，快速搅拌下加1136.0g纯水，得到乳白状水性羟基聚氨酯分散体，固含为36.1wt％，理论固体份羟基含量为3.0wt％。
实施例6
本实施例提供一种阳离子型羟基聚氨酯分散体，通过如下过程制备得到：
(1)多羟基中间体A1的制备：将100.0g液体双酚A环氧树脂(南亚环氧NPEL-128，环氧当量约196)、53.6g二乙醇胺加入反应瓶中，缓慢升温至80℃反应3h，冷却后得到黄色粘稠的多羟基中间体A1，理论官能度约为6.1，羟值为568.2mg KOH/g。
(2)阳离子型羟基聚氨酯分散体的制备，其中n(多羟基中间体)/n(聚酯二元醇)/n(二异氰酸酯)/n(小分子有机酸)＝2:1.5:1.5:3.2。反应瓶中通氮气，在上述装有153.6g的多羟基中间体A1的反应瓶中加入191.4g聚酯二元醇(旭川化学XCP-1000H，以己二醇和己二酸为原料合成，分子量为1000)、135.3g N-甲基吡咯烷酮、升温至80℃搅拌至均匀。加42.5g异佛尔酮二异氰酸酯，在80℃反应1h。加0.39g异辛酸铋，继续在80℃反应至NCO值为零。加24.5g冰醋酸，搅拌10min至均匀。降温至65℃，快速搅拌下加465.2g纯水，得到乳白状水性羟基聚氨酯分散体，固含为38.3wt％，理论固体份羟基含量为6.8wt％。
对比例1
本对比例尝试提供一种阳离子型羟基聚氨酯分散体，其制备条件与实施例1基本相同，差异在于，不添加聚酯二元醇；而是替换为等摩尔量的多羟基中间体A1，具体如下：
(1)多羟基中间体A1的制备：将100.0g液体双酚A环氧树脂(南亚环氧NPEL-128，环氧当量约196)、53.6g二乙醇胺加入反应瓶中，缓慢升温至80℃反应3h，冷却后得到黄色粘稠的多羟基中间体A1，理论官能度约为6.1，羟值为568.2mg KOH/g。
(2)阳离子型羟基聚氨酯分散体的制备，其中n(多羟基中间体)/n(聚酯二元醇)/n(二异氰酸酯)/n(小分子有机酸)＝2:2.5:3.5:3.2。反应瓶中通氮气，在上述装有153.6g的多羟基中间体A1的四口烧瓶中加入49.2g N-甲基吡咯烷酮、升温至80℃搅拌至均匀。加36.1g异佛尔酮二异氰酸酯，在80℃反应1h。加0.19g异辛酸铋，继续在80℃反应至NCO值为零。加24.5g冰醋酸，搅拌10min至均匀。降温至65℃，快速搅拌下加294.9g纯水，得到乳白状水性羟基聚氨酯分散体，该树脂在室温存储过夜后凝胶，不能形成稳定的水分散体。
对比例2
本对比例尝试提供一种阳离子型羟基聚氨酯分散体，其制备条件与实施例1基本相同，差异在于，用一乙醇胺代替二乙醇胺，具体如下：
(1)多羟基中间体B2的制备：将100.0g液体双酚A环氧树脂(南亚环氧NPEL-128，环氧当量约196)、31.2g一乙醇胺加入反应瓶中，缓慢升温至80℃反应3h，冷却后得到黄色粘稠的多羟基中间体B2，羟值为665.6mg KOH/g。
(2)阳离子型羟基聚氨酯分散体的制备，其中n(多羟基中间体)/n(聚酯二元醇)/n(二异氰酸酯)/n(小分子有机酸)＝2:2.5:3.5:3.2。反应瓶中通氮气，在上述装有131.2g的多羟基中间体B1的四口烧瓶中加入319.0g聚酯二元醇(旭川化学XCP-1000H，以己二醇和己二酸为原料合成，分子量为1000)、135.2g N-甲基吡咯烷酮、升温至80℃搅拌至均匀。加99.1g异佛尔酮二异氰酸酯，在80℃反应1h。加0.55g异辛酸铋，继续在80℃反应1h后发生凝胶，无法入水分散得到稳定的水分散体。
对比例3
本对比例尝试提供一种阳离子型羟基聚氨酯分散体，其制备条件与实施例1基本相同，差异在于，用酚醛环氧树脂代替双酚A环氧树脂，具体如下：
(1)多羟基中间体B3的制备：将100.0酚醛环氧树脂(瀚森Epon Resin 154，环氧当量约178，官能度约为3.6)、59.1g二乙醇胺加入反应瓶中，缓慢升温至80℃反应3h，反应物粘度很高，冷却后得到黄色固体的多羟基中间体B3，羟值为396.3mg KOH/g。
(2)阳离子型羟基聚氨酯分散体的制备，其中n(多羟基中间体)/n(聚酯二元醇)/n(二异氰酸酯)/n(小分子有机酸)＝2:2.5:3.5:3.2。反应瓶中通氮气，在上述装有159.1g的多羟基中间体B1的四口烧瓶中加入195.1g聚酯二元醇(旭川化学XCP-1000H，以己二醇和己二酸为原料合成，分子量为1000)、82.7g N-甲基吡咯烷酮、升温至80℃搅拌至均匀。加60.7g异佛尔酮二异氰酸酯，在80℃反应反应20min后发生凝胶，无法入水分散得到稳定的水分散体。
其原因可能是，酚醛环氧树脂具有较大的官能度，由其得到的多羟基中间体B3含有更多的羟基，使得粘度较大；且后续与异佛尔酮二异氰酸酯进行接枝反应时，不可控，最终形成凝胶。
性能测试
对各实施例和对比例提供的羟基聚氨酯分散体的性能进行测试。过程如下：
将实施例1～6提供的羟基聚氨酯分散体和两款商品化的阴离子型水性羟基树脂分别与异氰酸酯配制成AB组分的封闭底漆，并测试封闭底漆的相关性能。各封闭底漆中A组分的配方如表1，B组分为商品化的水性非离子型异氰酸酯固化剂：OS-9012(冠志新材料，NCO含量16.4wt％，固含量100wt％)。羟基聚氨酯分散体与异氰酸酯组分的比例按NCO/OH＝1.5计算得到各组分的用量。
表1各封闭底漆中A组分的配方(份)
A组分与B组分混合后，再用水调整到合适粘度(涂-4杯粘度20-30秒)进行施工。施工基材自制的标准实木样板。底漆采用刷涂方式，刷涂1道。
阳离子底漆需要充分干燥后才能罩涂面漆。水性单组份白面漆的测试配方为：PA-4868(冠志丙烯酸乳液)55份、自磨钛白浆(75％钛白含量，细度≤40um)30份，Tego foamex810(赢创消泡剂)0.2份，Tego dispers 755W(赢创分散剂)0.4，Tego Airex 902W(赢创消泡剂)0.2份，二丙二醇丁醚(陶氏助溶剂)2份，二丙二醇甲醚(陶氏助溶剂)2份，OS-8W(冠志增稠剂)0.4份，OS-2020(冠志增稠剂)0.2份，去离子水9.6份。
试验条件为底漆室温干燥24h后再罩涂面漆，不刷涂封闭底漆的作为空白样。罩涂好面漆的样板50℃放置1周后，用色差仪测试色差考察封闭效果。
测试结果如表2所示：
表2水性涂料封闭单宁酸的性能
上述结果表明，相对于无底漆的空白实验以及用商品化的水性羟基聚氨酯分散体HPU-7660和羟基丙烯酸乳液PA-4816配置的阴离子双组份底漆，用由本发明的羟基聚氨酯分散体(实施例1～6)制备得到阳离子双组份底漆涂料表现出了更小的色差变化，意味着具有更好的封闭单宁酸的效果。而且，底漆配方7在不添加消泡剂、润湿剂等助剂的情况下，虽然存在一定的针孔、火山口等漆膜弊病，使得漆膜致密性略差，基材润湿性略差，填充性略差，但仍然具有较好的封闭性能，色差变化低；而底漆1-6添加有消泡剂、润湿剂等助剂，可完全释放涂膜中的气泡，封闭性能优异。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
Claims (11)
1.一种阳离子型羟基聚氨酯分散体，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
双酚A环氧树脂100份，
二级胺30～70份，
聚酯二元醇 150～400份，
二异氰酸酯40～120份，
有机小分子酸10～40份。
2.根据权利要求1所述阳离子型羟基聚氨酯分散体，其特征在于，所述双酚A环氧树脂具有如下所示结构式：
所述双酚A环氧树脂的环氧当量为180～500。
3.根据权利要求1所述阳离子型羟基聚氨酯分散体，其特征在于，所述二级胺为含有一个或两个羟基的二级胺；
所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、五亚甲基二异氰酸酯、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯中的一种或几种；
所述有机小分子酸为含有一个羧基，且分子量＜300的有机羧酸。
4.根据权利要求3所述阳离子型羟基聚氨酯分散体，其特征在于，所述二级胺为二乙醇胺、二异丙醇胺、N-甲基乙醇胺或N-乙基乙醇胺中的一种或几种；所述有机小分子酸为冰醋酸、乳酸或水杨酸中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述阳离子型羟基聚氨酯分散体，其特征在于，二级胺与双酚A环氧树脂的摩尔比为(2.2～1.8):1。
6.根据权利要求1所述阳离子型羟基聚氨酯分散体，其特征在于，所述聚酯二元醇为线性聚酯二元醇；所述聚酯二元醇的分子量为500～5000。
7.权利要求1～6任一所述阳离子型羟基聚氨酯分散体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：双酚A环氧树脂和二级胺发生环氧开环反应，得到含有两个叔胺基团的多羟基中间体；
S2：多羟基中间体与聚酯二元醇、二异氰酸酯发生扩链反应，然后加入有机小分子酸中和，再入水分散，即得所述阳离子型羟基聚氨酯分散体。
8.根据权利要求7所述制备方法，其特征在于，S1中所述环氧开环反应的温度为60～100℃，时间为1～8h。
9.根据权利要求7所述制备方法，其特征在于，S2中所述扩链反应的温度为55～95℃，时间为1～8h；S2中所述扩链反应在催化剂和溶剂存在条件下进行。
10.权利要求1～6任一所述阳离子型羟基聚氨酯分散体在制备水性木器涂料中的应用。
11.一种水性木器涂料，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
权利要求1～6任一所述阳离子型羟基聚氨酯分散体 100份；
非离子型异氰酸酯固化剂 15～40份。
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