CN1510065A - 脂肪族聚氨酯水性分散体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种作为配制水性木器漆用的聚氨酯水性分散体。由二异氰酸酯、脂肪族聚酯多元醇或其混合物、含羧基的二醇、可聚合有机硅和带羟基的丙烯酸聚合物及少量溶剂在催化下聚合，再加入烷基二元醇和/或烷基三元醇交链剂，制得预聚物，然后加胺中和，加水乳化，再加入二元胺或三元胺扩链而制得。其特点是不含苯类挥发性溶剂，而且其残余异氰酸酯甚微，属环保绿色产品。用其配制的木器漆，光泽及硬度大，固化速度快，可代替传统双组份油性聚氨酯木器漆。

Description

脂肪族聚氨酯水性分散体
技术领域：本发明涉及一种作为水性木器漆用的聚氨酯水性分散体。
背景技术：通常木器漆或木材保护涂料均采用油性漆，诸如酚醛漆、醇酸漆、单组份油改性聚氨酯漆或双组份聚氨酯，这些漆均含有大量挥发性溶剂，其对人身和环境的危害和污染甚为严重，特别是聚氨酯油性漆含有残余异氰酸酯，其毒害尤为严重，因此开发新型无公害的聚氨酯漆是当务之急。
聚氨酯水性分散体的制备，通常采用TDI或IPDI与聚醚多元醇或聚酯多元醇和二羟甲基丙酸聚合，然后加入二元醇或三元醇交链剂，由于预聚物粘度大，往往加入丙酮作为稀释剂。该稀释剂在加胺中和成盐、加水乳化后，必须低温除去，既造成环境污染，又增加成本。这样制得的水性分散体，成膜硬度低。为了改善漆膜硬度，通常加入环氧树脂或丙烯酸树脂改性，虽然漆膜硬度略有改善，但又影响其抗冲击性和柔韧性，而且漆膜干燥速度慢，漆膜又易泛黄。
发明内容：本发明的制备系由二异氰酸酯、脂肪族聚酯多元醇或其混合物、含羧基的二醇、可聚合有机硅和带羟基的丙烯酸聚合物及少量溶剂在催化下聚合，再加入烷基二元醇和/或烷基三元醇交链剂，制得预聚物，然后加胺中和至PH7-9，加水乳化，再加入二元胺或三元胺扩链而制得，其组份及重量比为：
二异氰酸酯30-50份；脂肪族聚酯多元醇或其混合物20-50份；含羧基二醇3-6份；可聚合有机硅0-10份；羟基丙烯酸聚合物0.5-10份；溶剂3-10份；烷基二元醇和/或烷基三元醇3-6份；二元胺或三元胺2-6份。
本发明所述的二异氰酸酯包括脂族二异氰酸酯、脂环族二异氰酸酯和芳香族二异氰酸酯及其混合物。
本发明所述的脂肪族聚酯多元醇或其混合物包括多羟基醚和多官能羧酸或其酐的反应产物；多羟基多元醇和多官能羧酸或其酐的反应物，诸如乙二醇、丁二醇、新戊二醇、己二醇和其它环状醇、己内酯二醇、聚醚二醇等与己二酸的反应产物，以及三羟甲基丙烷(或乙烷)己内酯三醇与己二酸的反应产物。
本发明所述的含羧基二醇为α，α-二羟甲基链烷酸，其分子式：
Figure A0216076300051
其中R是含有1-8个碳原子的烷基。
本发明所述的可聚合有机硅是指可与异氰酸根加聚的有机硅氧烷，诸如带羟基、羧基、胺基或缩水甘油基的有机硅氧烷。
本发明所述的带羟基的丙烯酸酯聚合物是指烯属不饱和酸或烯属不饱和醇和烯属不饱和酯的聚合物，如羟基丙烯酸树脂。
本发明所述的烷基二元醇包括C2-C8烷基二元醇或其带甲基的同系物，烷基三元醇包括三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷和甘油。
本发明所述的胺包括脂肪族胺、脂环胺、链烷醇胺和二链烷醇胺。
本发明所述的二元胺或三元胺包括脂族和脂环族二元胺或三元胺。
本发明由于在二异氰酸酯与脂肪族聚酯多元醇或混合物加聚时，只加入少量溶剂，该溶剂在聚氨酯乳化后，不必蒸出，而且有助于漆膜的流平性，这样既简化工艺流程，又避免环境污染。本发明引入可聚合有机硅和羟基丙烯酸酯聚合物使得产品硬度、附着力和耐水性得到明显改善。
本发明不含苯类挥发性溶剂，而且其残余异氰酸酯甚微，属环保绿色产品。其主要技术指标为：外观为乳白淡蓝半透明，室温成膜，固化速度快(表干仅几分钟，实干≤10分钟)，光泽≥92％，附着力1-2级；漆膜硬度0.72-0.76；抗冲击50kg·cm；柔韧性1级。用其配制的木器漆，光泽及硬度大，固化速度快，可代替传统双组份油性聚氨酯木器漆。
具体实施方式：
实施例：将39份异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、49份二羟基聚酯、2份缩水甘油醚有机硅氧烷及6份甲基吡咯烷酮在二丁基月桂酸锡存在下于60℃加聚，然后加入5份二羟甲基丙酸、1份羟基丙烯酸树脂、0.5份三羟甲基丙烷和4份丁二醇继续聚合，聚合毕加三乙胺中和至PH8，加水乳化的同时加入4份乙二胺扩链而制得一种脂肪族聚氨酯水性分散体。

Claims (9)

1、脂肪族聚氨酯水性分散体的制备系由二异氰酸酯、脂肪族聚酯多元醇或其混合物、含羧基二醇、可聚合有机硅、带羟基的丙烯酸聚合物及少量的溶剂在催化下聚合，再加入烷基二元醇和/或烷基三元醇交链剂，制得预聚物，然后加胺中和、加水乳化，再加入二元胺或三元胺扩链而制得，各组份及重量比为：
二异氰酸酯30-50份；
脂肪族聚酯多元醇或其混合物20-50份；
含羧基二醇3-6份；
可聚合有机硅0-10份；
羟基丙烯酸聚合物0.5-10份；
溶剂3-10份；
烷基二元醇和/或烷基三元醇3-6份；
二元胺或三元胺2-6份。
2、根据权利要求1所述的脂肪族聚氨酯水性分散体，其特征为：所述二异氰酸酯包括脂肪族二异氰酸酯、脂环族二异氰酸酯和芳香族二异氰酸酯及其混合物。
3、根据权利要求1所述的脂肪族聚氨酯水性分散体，其特征为：所述脂肪族聚酯多元醇，包括多羟基醚和多官能羧酸或其酐的反应产物；多羟基多元醇和多官能羧酸或其酐的反应产物。
4、根据权利要求1所述的脂肪族聚氨酯水性分散体，其特征为：所述含羧基二醇为α，α-二羟甲基链烷酸，其分子式：
其中R是含有1-8个碳原子的烷基。
5、根据权利要求1所述的脂肪族聚氨酯水性分散体，其特征为：所述可聚合有机硅是指可与异氰酸根加聚的有机硅氧烷，诸如带羟基、羧基、胺基或缩水甘油基的有机硅氧烷。
6、根据权利要求1所述的脂肪族聚氨酯水性分散体，其特征为：所述带羟基的丙烯酸酯聚合物是指烯属不饱和酸、烯属不饱和醇和烯属不饱和酯的聚合物。
7、根据权利要求1所述的脂肪族聚氨酯水性分散体，其特征为：所述烷基二元醇包括C2-C8烷基二元醇或其带甲基的同系物，烷基三元醇包括三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷和甘油。
8、根据权利要求1所述的脂肪族聚氨酯水性分散体，其特征为：所述胺包括脂族、脂环胺、链烷醇胺和二链烷醇胺。
9、根据权利要求1所述的脂肪族聚氨酯水性分散体，其特征为：所述二元胺或三元胺包括脂族和脂环族二元胺或三元胺。
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