CN1550521A - 单组分聚氨酯树脂组合物、其制法、及其油漆组合物的制法 - Google Patents

单组分聚氨酯树脂组合物、其制法、及其油漆组合物的制法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及均匀共聚的单组分聚氨酯树脂组合物，它具有改善的加工性能和耐化学性，该单组分聚氨酯树脂组合物包含约20－50wt％的硬链段和约50－80wt％的软链段。硬链段缩短了该组合物涂层薄膜的干燥时间和再涂时间，软链段改善了薄膜的加工性能，包括辊涂和喷涂性能。该单组分聚氨酯树脂组合物还可以包含催化剂。该催化剂可以控制薄膜的干燥时间，并且提高涂层薄膜的光泽度。因而，所得树脂组合物可以用于不同的领域。本发明还涉及该树脂组合物的制备方法及其油漆组合物的制备方法。

Description

单组分聚氨酯树脂组合物、其制法、 及其油漆组合物的制法
相关申请
根据35USC§119本申请中引用的全部内容要求申请日为2003.5.20的韩国专利申请2003-31895的优先权。
发明背景
发明领域
本发明涉及一种具有改善的机械和化学性能的单组分聚氨酯树脂组合物、其制备方法、以及一种制备含有该组合物的油漆组合物的方法。更具体地说，本发明涉及一种单组分聚氨酯组合物及其制备方法，所述组合物减少了干燥时间和重新涂覆时间并且改善了涂层薄膜的耐化学性，并涉及一种制备含有该组合物的油漆组合物的方法。
相关技术的描述
涂覆木材的树脂有很多种。单组分油漆的一个典型例子是用于包含硝基纤维素的木材填充物的喷漆。该喷漆干燥快，但是由它形成的涂层薄膜耐化学性差且硬度低。单组分油漆的另一个例子是紫外线固化油漆。但所述紫外线固化油漆需要昂贵的紫外线固化设备。
含有多元醇和尿烷固化剂的双组分油漆、或者酸固化的双组分油漆各异地用于涂布木质制品。由于主剂和固化剂混合使用，所以双组分油漆需要考虑到保存期限。而且，再涂一层薄膜需要很长的时间，并且根据多元醇和尿烷固化剂的性能，固化过程需要特别的条件例如室温干燥或加热干燥。因而，双组分油漆需要许多加工时间和额外的费用。
因而，需要一种用于木质填充物、底漆或面漆的单组分聚氨酯树脂组合物，它具有短的干燥时间，短的再涂时间和改善的机械性能(例如薄膜硬度)以及耐化学性，并且具有易于忍受的加工条件。
另外，需要提供制备所述单组分聚氨酯树脂组合物以及含有该组合物的油漆组合物的方法，其中硬链段和软链段的共聚反应均匀进行，且涂层薄膜不存在由于固化速率不同导致的部分光泽性差，并且再涂时不起皱。
发明概要
因而，本发明的第一个特征是提供一种单组分聚氨酯组合物，它具有短的干燥时间、加工条件简单与保存期限无关，以及改善的薄膜硬度和耐化学性。
本发明的第二个特征是提供一种单组分聚氨酯树脂组合物，其中共聚反应均匀地进行，使得具有改善的加工性能和耐化学性。
本发明的第三个方面是提供一种制备该聚氨酯树脂组合物的方法。
本发明的第四个方面是提供一种制备含有该单组分聚氨酯树脂组合物的油漆组合物的方法。
在本发明的第一个方面，本发明的单组分聚氨酯树脂组合物
包括约20-50wt％的硬链段和约50-80wt％的软链段。硬链段减少了该组合物形成的涂层薄膜的干燥时间以及再涂时间，而软链段改善了薄膜的加工性能，包括辊涂性能和喷涂性能。
在本发明的另一个方面，按照本发明的单组分聚氨酯树脂组合物包括一种聚氨酯树脂混合物，所述混合物包含约20-50wt％的硬链段和约50-80wt％的软链段，和在硬链段和软链段的共聚反应中使用的催化剂。所述硬链段减少了该组合物形成的涂层薄膜的干燥时间以及再涂时间，而所述软链段改善了薄膜的加工行为，包括辊涂性能和喷涂性能。
本发明的另一方面是制备硬链段和软链段。含有约20-50wt％的硬链段和约50-80wt％的软链段、以及基于硬链段和软链段的总重量约0.01-1.0wt％的催化剂的一种混合物共聚得到一种单组分聚氨酯树脂组合物。
本发明制备硬链段和软链段的又一方面是约20-50wt％的硬链段和约50-80wt％的软链段共聚得到一种单组分聚氨酯树脂组合物。将该单组分聚氨酯树脂组合物溶解于溶剂中。然后将催化剂加至溶解的单组分聚氨酯树脂组合物中得到油漆组合物。
包含本发明的单组分聚氨酯树脂的油漆组合物可以用于木材填充物、底漆或面漆。使用所述油漆组合物的涂层薄膜固化后具有改善的机械性能例如耐化学性和硬度。可以加入催化剂来控制干燥时间并且改善涂层薄膜的光泽。根据涂覆条件的不同，单组分聚氨酯树脂组合物和含有所述单组分聚氨酯树脂组合物的油漆组合物可以应用于不同的领域。
发明详述
本发明在下文中将进行详细描述。很明显，在不偏离下列原则的前提下，本发明可以在结构和细节上作出变动。
下文中将详细描述本发明的单组分聚氨酯树脂组合物。
本发明的单组分(也就是单一液体型)聚氨酯树脂组合物包括约20-50wt％的硬链段和约50-80wt％的软链段。该单组分聚氨酯组合物改善了使用该组合物的涂层薄膜的机械性能，例如耐化学性和硬度。含有本发明单组分聚氨酯组合物的油漆组合物可以克服上述传统单组分油漆或双组分油漆的问题。本发明的该油漆组合物可以用于木材填充物、底漆或面漆。
可以用于本发明的硬链段的例子包括三醇或甲苯二异氰酸酯的三聚体，1，6-己二异氰酸酯的三聚体或通过双缩脲反应得到的树脂的加成产物，三醇或异佛尔酮二异氰酸酯的三聚体的加成产物，三醇或二苯甲烷二异氰酸酯三聚体的加成产物等等。它们可以单独使用，也可以使用它们的混合物。
软链段可以通过醇与异氰酸酯反应得到。可以用于本发明的醇的例子包括聚醚多元醇，聚酯多元醇，新戊二醇，甲基丙二醇，1，6-己二醇，乙二醇，丙二醇，1，4-丁二醇，1，3-丁二醇，三羟甲基丙烷，三羟甲基乙烷，蓖麻油等等。它们可以单独使用，也可以混合使用。可以用于本发明的异氰酸酯的例子包括甲苯二异氰酸酯，1，6-己二异氰酸酯，异佛尔酮二异氰酸酯，二苯甲烷二异氰酸酯等等。它们可以单独使用或混合使用。
可用作制备软链段的醇包括多元醇和二元醇。可以用于本发明的多元醇的例子包括：聚醚多元醇，聚酯多元醇及其混合物。可以用于本发明的二元醇的例子包括：新戊二醇，甲基丙二醇，1，6-己二醇，乙二醇，丙二醇，1，4-丁二醇，1，3-丁二醇，三羟甲基丙烷，三羟甲基乙烷，蓖麻油等等。它们可以单独使用或混合使用。
为了得到本发明的单组分聚氨酯树脂组合物，混合约20-50wt％的硬链段和约50-80wt％的软链段。
当硬链段的含量小于约20wt％时，干燥时间和再涂时间增加，并且使用该树脂组合物的涂层薄膜完全固化后硬度降低。当硬链段含量高于约50wt％时，涂层薄膜是坚硬的，但是容易开裂。因而，所述单组分聚氨酯树脂组合物包含有约20-50wt％，优选约25-45wt％的硬链段。
当软链段的含量高于约80wt％时，干燥时间和再涂时间增加，并且使用该树脂组合物的涂层薄膜完全固化后硬度降低。当软链段含量低于50wt％时，涂层薄膜是坚硬的，但是容易开裂。因而，所述单组分聚氨酯树脂组合物包含有约50-80wt％，优选约55-75wt％的软链段。
在用作制备所述软链段的多元醇和二元醇中，聚醚多元醇和聚酯多元醇是线型的，并且，重均分子量为约500-3000的多元醇的含量基于多元醇和二元醇的总摩尔量为约30-70mol％。
当多元醇的重均分子量小于约500时，不能得到可成膜的软链段。当多元醇的重均分子量高于约3000时，所得树脂的粘度增加，影响了加工行为如辊涂和喷涂性能，并且过多地形成软链段，损害了涂膜的硬度和耐化学品性能。
当多元醇的含量相对于多元醇和二元醇摩尔总量而言低于约30mol％时，也就是低分子量二元醇的含量高于约70mol％，涂层薄膜不软。当多元醇的含量相对于多元醇和二醇摩尔总量而言高于约70mol％，也就是低分子量二元醇的含量低于约30mol％，涂层薄膜太软且薄膜的干燥性质、硬度和耐化学性降低。
按照本发明，硬链段和软链段共聚得到的异氰酸酯含量(下文中用NCO％表示)约4-15％。当NCO％低于约4时，涂层薄膜的固化密度、硬度和耐化学性降低。当NCO％高于约15％时，涂层薄膜坚硬，但是容易开裂，并且降低了制品的存储性能。
本发明的单组分聚氨酯树脂组合物相比于以前的单组分树脂组合物具有改善的机械性能，例如耐化学性和硬度。根据不同涂覆条件，本发明的树脂组合物可以应用于不同的领域。
在本发明的一个优选实施例中，本发明的单组分聚氨酯树脂组合物包括聚氨酯树脂混合物，该混合物包含约20-50wt％的硬链段和约50-80wt％的软链段，以及催化剂。
可以用于本发明的硬链段的例子包括，三醇或甲苯二异氰酸酯的三聚体，1，6-己二异氰酸酯的三聚体或通过双缩脲反应得到的树脂的加成产物，三醇或异佛尔酮二异氰酸酯的三聚体的加成产物，三醇或二苯甲烷二异氰酸酯三聚体的加成树脂等等。它们可以单独使用，也可以使用它们的混合物。
所述软链段可以通过醇和异氰酸酯反应得到。可以用于本发明的醇的例子包括：聚醚多元醇，聚酯多元醇，新戊二醇，甲基丙二醇，1，6-己二醇，乙二醇，丙二醇，1，4-丁二醇，1，3-丁二醇，三羟甲基丙烷，三羟甲基乙烷，蓖麻油等等。它们可以单独使用，也可以混合使用。可以用于本发明的异氰酸酯的例子包括甲苯二异氰酸，1，6-己二异氰酸酯，异佛尔酮二异氰酸酯，二苯甲烷二异氰酸酯等等。它们可以单独使用或混合使用。
用作制备软链段的醇包括多元醇和二元醇。可以用于本发明的多元醇的例子包括：聚醚多元醇，聚酯多元醇及其混合物。可以用于本发明的二元醇的例子包括：新戊二醇，甲基丙二醇，1，6-己二醇，乙二醇，丙二醇，1，4-丁二醇，1，3-丁二醇，三羟甲基丙烷，三羟甲基乙烷，蓖麻油等等。它们可以单独使用或混合使用。
为了得到本发明的单组分聚氨酯树脂组合物，混合约20-50wt％的硬链段和约50-80wt％的软链段。
当硬链段的含量小于约20wt％时，干燥时间和再涂时间增加，并且使用该树脂组合物的涂层薄膜完全固化后硬度降低。当硬链段含量高于约50wt％时，涂层薄膜是坚硬的，但是容易开裂。因而，所述单组分聚氨酯树脂组合物包含有约20-50wt％，优选约25-45wt％的硬链段。
当软链段的含量高于约80wt％时，干燥时间和再涂时间增加，并且使用该树脂组合物的涂层薄膜完全固化后硬度降低。当软链段含量低于50wt％时，涂层薄膜是坚硬的，但是容易开裂。因而，所述单组分聚氨酯树脂组合物包含有约50-80wt％，优选约55-75wt％的软链段。
在用作制备所述软链段的多元醇和二元醇中，聚醚多元醇和聚酯多元醇是线型的，并且，重均分子量为约500-3000的多元醇的含量基于多元醇和二醇的总摩尔量为约30-70mol％。
当多元醇的重均分子量小于约500时，不能得到可成膜的软链段。当多元醇的重均分子量高于约3000时，所得树脂的粘度增加，影响了加工行为如辊涂和喷涂性能，并且过多地形成软链段，损害了涂膜的硬度和耐化学品性能。
当多元醇的含量基于多元醇和二元醇摩尔总量为低于约30mol％时，也就是低分子量二元醇的含量高于约70mol％，涂层薄膜不软。当多元醇的含量基于多元醇和二醇摩尔总量为高于约70mol％，也就是低分子量二元醇的含量低于约30mol％时，涂层薄膜太软且薄膜的干燥性质、硬度和耐化学性降低。
按照本发明，硬链段和软链段共聚得到约4-15％的异氰酸酯含量(下文中用NCO％表示)。当NCO％低于约4时，涂层薄膜的固化密度、硬度和耐化学性降低。当NCO％高于约15％时，涂层薄膜足够坚硬，但是容易开裂，并且降低了制品的存储性能。
按照本发明，当硬链段和软链段共聚时，为了保持NCO％、减少未反应的NCO％、以及涂覆后形成一个均匀的固化薄膜，使用催化剂来进行共聚。当硬链段和软链段的反应不是均匀地进行时，在空气固化也就是湿固化的过程中，由于固化速率的不同，涂层薄膜的光泽会受到部分损害。而且，当再涂时，涂层薄膜会出现皱纹。
吗啉、胺和金属盐可用作催化剂。可用作本发明的催化剂的例子包括：甲基吗啉，乙基吗啉，三乙基胺，二甲基苄基胺，二甲基乙醇胺，乙二胺，二甲基月桂基胺，二甲基哌嗪，三亚乙基二胺，四甲基亚乙基二胺，四甲基环己基二胺，1，3，5，-三(二氨基甲基苯酚)(例如，Anchor Chemical Company的K54)，1，4-二氮-(2，2，2)-二环辛烷(例如，Air Products的DABCO)，六甲基三亚乙基四胺，环烷酸铅，辛酸铅，二月桂酸二丁基锡，乙基己酸锡，辛酸锆，环烷酸锆，等等。它们可以单独使用或混合使用。
特别优选叔胺或金属盐或含有铅(Pb)或锡(Sn)的化合物。
当催化剂的含量小于约0.01wt％，催化剂的作用不足以减少所述硬链段和软链段固化速率的差异。因而，再涂时，涂层薄膜会出现皱纹。当催化剂的含量高于约1.0wt％时，薄膜的光泽和制品的存储性能受到损害。而且，涂层薄膜容易在外力冲击或条件下产生裂纹。因而，硬链段和软链段的共聚反应使用的催化剂的用量基于硬链段和软链段的总重量计为约0.01-1.0wt％。催化剂的含量基于硬链段和软链段的总量计优选为0.1-0.5％。
本发明提供一种制备所述单组分聚氨酯树脂组合物的方法。
首先，制备上述硬链段和软链段。将约20-50wt％的硬链段、约50-80wt％的软链段、和基于所述硬链段和软链段的总量计为0.01-1.0wt％的催化剂混合并且共聚。
按照本发明，当硬链段和软链段共聚时，为了保持NCO％、减少未反应的NCO％且涂覆后形成一个均匀的固化薄膜，使用催化剂来进行均匀的反应。当所述硬链段和软链段的反应不是均匀地进行时，在空气固化也就是湿固化的过程中，由于固化速率的不同，涂层薄膜的光泽会受到部分损害。而且，当再涂时，涂层薄膜会出现皱纹。
吗啉、胺和金属盐可用作催化剂。可用作本发明的催化剂的例子包括：甲基吗啉，乙基吗啉，三乙基胺，二甲基苄基胺，二甲基乙醇胺，乙二胺，二甲基月桂基胺，二甲基哌嗪，三亚乙基二胺，四甲基亚乙基二胺，四甲基环己基二胺，1，3，5，-三(二氨基甲基苯酚)(例如，Anchor Chemical Company的K54)，1，4-二氮-(2，2，2)-二环辛烷(例如，Air Products的DABCO)，六甲基三亚乙基四胺，环烷酸铅，辛酸铅，二月桂酸二丁基锡，乙基己酸锡，辛酸锆，环烷酸锆，等等。它们可以单独使用或混合使用。
特别优选叔胺或金属盐或含有铅(Pb)或锡(Sn)的化合物。
当催化剂的含量小于约0.01wt％，催化剂的作用不足以减少所述硬链段和软链段固化速率的差异。因而，再涂时，涂层薄膜会出现皱纹。当催化剂的含量高于约1.0wt％时，薄膜的光泽和制品的存储性能受到损害。而且，涂层薄膜容易在外力冲击或条件下产生裂纹。因而，硬链段和软链段的共聚反应使用的催化剂的用量基于硬链段和软链段的总重量计为约0.01-1.0wt％。催化剂的含量基于硬链段和软链段的总量计优选为0.1-0.5％。
当在硬链段和软链段的共聚反应中加入催化剂时，可以缩短干燥时间，并且改善了所得薄膜的硬度和光泽。
在制备单组分聚氨酯组合物中可以使用上述的催化剂。另外，根据涂覆温度或涂覆条件，含有硬链段和软链段的单组分聚氨酯树脂组合物制备后涂覆形成薄膜时，可以如下使用催化剂。
本发明提供一种含有单组分聚氨酯树脂组合物的油漆组合物的制备方法。在共聚反应中不加入催化剂。而根据涂覆温度和涂覆条件，当涂覆薄膜时，可以加入催化剂。
首先，制备硬链段和软链段。在没有催化剂的情况下，约20-50wt％的硬链段和约50-80wt％的软链段共聚制备一种单组分聚氨酯树脂组合物。
将所述单组分聚氨酯树脂组合物溶解于溶剂中。用作溶解该单组分聚氨酯树脂组合物的溶剂用量基于单组分聚氨酯树脂组合物的总量计约为5-20wt％。可用于本发明的溶剂的例子包括：二甲苯，甲苯，酮例如甲基乙基酮(MEK)等等。它们可以单独使用或混合使用。
然后，基于所述软链段和硬链段的总量计，加入0.01-1.0wt％的催化剂于溶解的单组分聚氨酯树脂组合物中，得到油漆组合物。催化剂作为一种原料或作为一种适宜使用的溶剂稀释溶液加入。
加入催化剂以后，含有催化剂的油漆混合物可以搅拌得到均匀的混合物。
如上所述，在硬链段和软链段的共聚反应中不加入催化剂。当使用单组分聚氨酯树脂组合物制备油漆组合物时，加入催化剂。因而，可根据涂覆条件和环境来使用催化剂。
以下参见实施例对本发明进行具体的描述。
实施例1
制备软链段
在一个2升、4口烧瓶中加入52g新戊二醇、45g1，4-丁二醇和510g多元醇，且在40℃下溶解，所述烧瓶装配有温度计、冷凝器、搅拌器和加热装置。所述多元醇是一种醚多元醇，重均分子量为1000，羟值为105-110。然后，在烧瓶中加入392g甲苯二异氰酸。在75℃下持续反应，直到未反应的甲苯二异氰酸的含量低于约0.3％。再在烧瓶中加入乙酸丁酯，得到固含量为50％且NCO％为6.4％的软链段。
制备单组分聚氨酯树脂组合物
一个2升、4口烧瓶装配有温度计、冷凝器、搅拌器和加热装置。在室温下，不用催化剂的情况下，上述步骤得到的700g软链段和300g甲苯二异氰酸三聚体混合，所述三聚体用乙酸丁酯稀释至固含量为50％且NCO％为16±0.2％。软链段和硬链段以70∶30的比率共聚，得到NCO％为9.1-9.4％的单组分聚氨酯树脂组合物。
实施例2
制备软链段
在一个2升、4口烧瓶中加入67.5g甲基丙二醇、45g1，4-丁二醇和450g多元醇，且在40℃下溶解，所述烧瓶装配有温度计、冷凝器、搅拌器和加热装置。所述多元醇是一种酯多元醇，重均分子量为1800，羟值为60-65。然后，在烧瓶中加入392g甲苯二异氰酸。在75℃下持续反应，直到未反应的甲苯二异氰酸的含量低于约0.3％。再在烧瓶中加入乙酸丁酯，得到固含量为50％且NCO％为6.6％的软链段。
制备单组分聚氨酯树脂组合物
一个2升、4口烧瓶装配有温度计、冷凝器、搅拌器和加热装置。在室温下，不用催化剂的情况下，将上述步骤得到的700g软链段和300g甲苯二异氰酸三聚体混合，所述三聚体用乙酸丁酯稀释至固含量为50％且NCO％为16±0.2％。所述软链段和硬链段以70∶30的比率共聚，得到一种NCO％为9.2-9.6％的单组分聚氨酯树脂组合物。
实施例3
一个2升、4口烧瓶装配有温度计、冷凝器、搅拌器和加热装置。实施例1得到的700g软链段和300g甲苯二异氰酸三聚体以及0.3g作为催化剂的乙基己酸锡加入至烧瓶中且混合，所述三聚体用乙酸丁酯稀释至固含量为50％且NCO％为16±0.2％。所述软链段和硬链段以70∶30的比率共聚，得到一种NCO％为9.1-9.4％的单组分聚氨酯树脂组合物。
实施例4
制备软链段
在一个2升、4口烧瓶中加入42g新戊二醇、45g1，4-丁二醇、9g三羟甲基丙烷和510g多元醇，且在40℃下溶解，所述烧瓶装配有温度计、冷凝器、搅拌器和加热装置。所述多元醇是一种醚多元醇，重均分子量为1000，羟值为105-110。然后，在烧瓶中加入392g甲苯二异氰酸。在75℃下持续反应，直到未反应的甲苯二异氰酸的含量低于约0.3％。再在烧瓶中加入乙酸丁酯，得到固含量为50％且NCO％为6.3％的软链段。
制备单组分聚氨酯树脂组合物
一个2升、4口烧瓶装配有温度计、冷凝器、搅拌器和加热装置。上述步骤得到的600g软链段、300g甲苯二异氰酸三聚体(用乙酸丁酯稀释至固含量为50％且NCO％为16±0.2％)、100g三羟甲基丙烷和甲苯二异氰酸三聚体(用乙酸丁酯稀释至固含量为50％且NCO％为17±0.5％)的加成树脂，以及0.3g作为催化剂的乙基己酸锡加入至烧瓶中且混合。所述软链段和硬链段以60∶40的比率共聚，得到一种NCO％为10.1-10.4％的单组分聚氨酯树脂组合物。
实施例5
一个2升、4口烧瓶装配有温度计、冷凝器、搅拌器和加热装置。实施例2得到的700g软链段和300g甲苯二异氰酸三聚体以及0.3g作为催化剂的乙基己酸锡加入至烧瓶中且混合，所述三聚体用乙酸丁酯稀释至固含量为50％且NCO％为16±0.2％。所述软链段和硬链段以70∶30的比率共聚，得到一种NCO％为9.2-9.6％的单组分聚氨酯树脂组合物。
实施例6
一个2升、4口烧瓶装配有温度计、冷凝器、搅拌器和加热装置。实施例2得到的600g软链段、300g甲苯二异氰酸三聚体(用乙酸丁酯稀释至固含量为50％且NCO％为16±0.2％)、100g1，6-环己基二异氰酸酯三聚体(用乙酸丁酯稀释至固含量为50％且NCO％为20.5-22％)，以及0.3g作为催化剂的乙基己酸锡加入至烧瓶中且混合。所述软链段和硬链段以60∶40的比率共聚，得到一种NCO％为10.8-11.2％的单组分聚氨酯树脂组合物。
实施例7
一个2升、4口烧瓶装配有温度计、冷凝器、搅拌器和加热装置。实施例4得到的600g软链段、300g甲苯二异氰酸三聚体(用乙酸丁酯稀释至固含量为50％且NCO％为16±0.2％)、100g三羟甲基丙烷和甲苯二异氰酸三聚体(用乙酸丁酯稀释至固含量为50％且NCO％为17±0.5％)的加成树脂，以及0.2g作为催化剂的1，4-二氮-(2，2，2)二环辛烷(Air Products的DABCO)加入至烧瓶中且混合。所述软链段和硬链段以60∶40的比率共聚，得到一种NCO％为10.1-10.4％的单组分聚氨酯树脂组合物。
实施例8
一个2升、4口烧瓶装配有温度计、冷凝器、搅拌器和加热装置。实施例2得到的700g软链段和300g甲苯二异氰酸三聚体以及0.3g作为催化剂的二月桂酸二丁基锡加入至烧瓶中且混合，所述三聚体用乙酸丁酯稀释至固含量为50％且NCO％为16±0.2％。所述软链段和硬链段以70∶30的比率共聚，得到一种NCO％为9.2-9.6％的单组分聚氨酯树脂组合物。
对比例
一种硝基纤维素漆用于木材填充物和底漆。将双组分树脂组合物用作面漆，所述组合物含有等比例的醇酸树脂多元醇和三羟甲基丙烷与甲苯二异氰酸的加成产物。所述醇酸树脂多元醇的羟值为130-150且含有30％的油。三羟甲基丙烷与甲苯二异氰酸的加成产物用作固化剂。双组分树脂组合物的涂层薄膜与本发明树脂组合物的涂层薄膜比较。
所述加成物是三羟甲基丙烷和甲苯二异氰酸单体的混合物，且含有三个异氰酸酯官能团。三羟甲基丙烷和甲苯二异氰酸以1∶3的比例反应，非挥发性组分稀释至75％，得到NCO％为13±0.5％的加成产物。
含有实施例和对比例得到的聚氨酯树脂组合物的涂层薄膜的性能对比见下表1。在测试中，用树脂组合物辊涂橡木，在室温下干燥。测试涂层的机械性能。
                     表1：用于木材的聚氨酯树脂涂层的测试结果
    机械性能  实施例1     实施例2    实施例3    实施例4    实施例5    实施例6    实施例7    实施例8    对比例
干燥性能(min)   木材填充物   8     12     3     5     3     8     5     4     12
  底漆   10     15     3     5     3     8     5     4     12
  面漆   15     25     4     5     3     10     6     7     90
光泽度(60□)   98     98     100     100     100     100     100     100     95
横切   100/100     100/100     100/100     100/100     100/100     100/100     100/100     100/100     100/100
耐酸性   5％硫酸   ◎     ◎     ◎     ◎     ◎     ◎     ◎     ◎     ◎
  5％硝酸   ◎     ◎     ◎     ◎     ◎     ◎     ◎     ◎     ○
  5％盐酸   ◎     ◎     ◎     ◎     ◎     ◎     ◎     ◎     ◎
耐碱性   ◎     ◎     ◎     ◎     ◎     ◎     ◎     ◎     △
存储性能   好     好     好     好     好     好     好     好     不可测量
铅笔硬度   3H     2H+     3H+     2H     3H     2H     2H     3H     H
表1中，符号的意思如下。在耐酸性和耐碱性测试结果中，◎表示优秀，○表示好，△表示一般，×表示差。
表1中的机械性能按照下述方法测试。木材填充物、底漆或面漆的薄膜干燥时间是在涂层薄膜上再涂需要的时间。其他机械性能在涂层薄膜干燥48小时后检测。涂层的光泽度使用ASTM-D-523方法测试，涂层薄膜的横切采用NCCA-II-20方法测试。耐酸性测试通过将薄膜浸渍在酸液中4小时后，检测涂层薄膜的表面状况包括溶胀情况。耐碱性测试通过将薄膜浸渍在20％的氢氧化钠中4小时后，检测涂层薄膜的表面状况包括溶胀情况。铅笔硬度使用NCCA-II-20方法测试，存储性能通过将组合物存放于11的密闭罐中60℃下保持30天以后，检测组合物的胶凝程度来进行测试。
如表1中所示，按照本发明的单组分聚氨酯树脂组合物用于木材填充物、底漆或面漆。使用该组合物得到的涂层薄膜具有短的干燥时间且在木材填充物、底漆或面漆中再涂时间短。不同于双组分油漆，不需考虑贮存期。固化后，薄膜的硬度和耐化学性得到改善。另外，催化剂可以控制薄膜的干燥时间。根据涂覆条件不同，所述单组分聚氨酯树脂组合物可以用于不同的领域。
如表1中所示，当在单组分聚氨酯树脂组合物中加入催化剂时，薄膜的干燥时间缩短，并且涂膜的硬度和光泽度得到改善。根据本发明，通过加入催化剂得到一种新的单组分聚氨酯组合物。

Claims (14)

1、一种单组分聚氨酯树脂组合物，包括：
约20-50wt％的硬链段，所述硬链段缩短了该组合物涂层薄膜的干燥时间和再涂时间；和
约50-80wt％的软链段，所述软链段改善了薄膜的加工性能，包括辊涂和喷涂性能。
2、权利要求1的单组分聚氨酯树脂组合物，其中所述硬链段选自下述的至少一种：三醇或二异氰酸甲苯的三聚体，1，6-己二异氰酸酯的三聚体或通过双缩脲反应得到的树脂的加成产物，三醇或异佛尔酮二异氰酸酯的三聚体的加成产物，和三醇或二苯甲烷二异氰酸酯三聚体的加成物。
3、权利要求1的单组分聚氨酯树脂组合物，其中所述软链段通过至少一种醇和至少一种异氰酸酯反应得到，所述醇选自：聚醚多元醇，聚酯多元醇，新戊二醇，甲基丙二醇，1，6-己二醇，乙二醇，丙二醇，1，4-丁二醇，1，3-丁二醇，三羟甲基丙烷，三羟甲基乙烷和蓖麻油；所述异氰酸酯选自：甲苯二异氰酸，1，6-己二异氰酸酯，异佛尔酮二异氰酸酯和二苯甲烷二异氰酸酯。
4、权利要求3的单组分聚氨酯树脂组合物，其中所述醇包括至少一种选自聚醚多元醇、聚酯多元醇及其混合物的多元醇，和至少一种选自新戊二醇，甲基丙二醇，1，6-己二醇，乙二醇，丙二醇，1，4-丁二醇，1，3-丁二醇，三羟甲基丙烷，三羟甲基乙烷和蓖麻油的二元醇。
5、权利要求4的单组分聚氨酯树脂组合物，其中多元醇为线型，并且，重均分子量为约500-3000的多元醇的含量基于醇的总摩尔量约为30-70mol％。
6、权利要求1的单组分聚氨酯树脂组合物，其中所述单组分聚氨酯树脂组合物中异氰酸酯的含量(NCO％)约为4-15％。
7、一种单组分聚氨酯树脂组合物，包括：
一种聚氨酯树脂混合物，包括
约20-50wt％的硬链段，该硬链段缩短了该组合物涂层薄膜的干燥时间和再涂时间；和
约50-80wt％的软链段，该软链段改善了薄膜的加工性能，包括辊涂和喷涂性能；以及
用于该硬链段和软链段共聚的催化剂。
8、权利要求7的聚氨酯树脂组合物，其中用作共聚反应的催化剂的用量基于所述硬链段和软链段的总重量计为约0.01-1.0wt％。
9、权利要求7的单组分聚氨酯树脂组合物，其中催化剂选自至少一种下述基团：甲基吗啉，乙基吗啉，三乙基胺，二甲基苄基胺，二甲基乙醇胺，乙二胺，二甲基月桂基胺，二甲基哌嗪，三亚乙基二胺，四甲基亚乙基二胺，四甲基环己基二胺，1，3，5，-三(二氨基甲基苯酚)，1，4-二氮-(2，2，2)-二环辛烷，六甲基三亚乙基四胺，环烷酸铅，辛酸铅，二月桂酸二丁基锡，乙基己酸锡，辛酸锆和环烷酸锆。
10、制备单组分聚氨酯树脂组合物的方法，包括：
制备硬链段和软链段；和
包含约20-50wt％的所述硬链段、约50-80wt％的所述软链段和基于所述硬链段和软链段的总重量0.01-1.0wt％的催化剂的混合物共聚。
11、制备含有单组分聚氨酯树脂组合物的油漆组合物的方法，包括：
制备硬链段和软链段；
约20-50wt％的所述硬链段和约50-80wt％的所述软链段共聚，制得所述的单组分聚氨酯树脂组合物；
将所述单组分聚氨酯树脂组合物溶解于溶剂中；和
在溶解的单组分聚氨酯树脂组合物中加入催化剂，得到油漆组合物。
12、权利要求11的方法，用于溶解单组分聚氨酯树脂组合物的溶剂用量基于单组分聚氨酯树脂组合物的总重量计为约5-20wt％。
13、权利要求11的方法，其中溶剂选自至少一种下述物质：二甲苯、甲苯和酮。
14、权利要求11的方法，还包括搅拌含有催化剂的油漆组合物。
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