[發明專利]一種木器漆用水性聚氨酯及其制備方法

有效

• 申請號: 201010573885.6
• 申請日: 2010-12-06
• 公開（公告）號: CN102070768A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發明（設計）人: 朱宗奎;劉長明
• 申請（專利權）人: 安徽好思家涂料有限公司
• 主分類號: C08G18/75
• 分類號: C08G18/75;C08G18/66;C08G18/44;C09D175/04
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技術領域

本發明涉及涂料技術領域，具體是一種木器漆用水性聚氨酯及其制備方法。

背景技術

隨著社會環保意識的增強，低碳經濟、綠色環保、節能減排等一系列環保措施的相繼提出，涂料行業也在進行著低VOC的水性涂料的方向發展。聚氨酯樹脂因其具有良好的物理力學性能，一定的耐水性、優異的低溫柔順性等得到各行各業的普遍關注。溶劑型聚氨酯涂料由于其VOC排放較高，嚴重污染了生態環境而越來越受到限制。水性聚氨酯涂料不僅具有溶劑型聚氨酯的性能，而其溶劑是水，用其制得的環保水性木器涂料無疑成為涂料研發的熱點。

水性聚氨酯以水為主要介質，不含或僅含有少量有機溶劑，具有不燃、無毒、對環境無污染、節省能源以及易加工等優點，根據配方及助劑的不同，可調制成涂料、膠粘劑及其他用途的處理劑。自20世紀70年代以來，水性聚氨酯以其用途和環境友好性成為聚氨酯化學和技術中發展最快、最活躍的分支之一。水性聚氨酯通常是在預聚體中引入親水擴鏈劑，經中和后，在高速攪拌下將離子化聚氨酯加入水中，或將水加入聚氨酯離聚體有要溶劑液中，形成聚氨酯水分散液。

單組分水性聚氨酯多為線型分子結構，屬熱塑型高分子物質，成膜不能像雙組分PU那樣交聯成網狀結構，因而在硬度和耐水、耐溶劑、耐污等方面都存在著較多的不足，這些使得水性聚氨酯在木器涂料的應用上還有著一定的限制，嚴重制約著水性木器涂料的應用和發展。

為解決水性聚氨酯耐水、耐溶劑的問題，目前集中的熱點有兩個方面，一是改水性聚氨酯，主要是環氧改性、有機硅、氟改性以及引入多官能度小分子醇內交聯改性等；另一個方面是通過后添加氮丙啶、碳化二亞胺以及環氧有機硅偶聯劑等進行后交聯。前者改性的問題是是要把有機的硅、氟引入到聚氨酯的側鏈上才能有效發揮硅、氟等雜原子的效能，因而受改性單體受結構的限制，甚至要付出很大的代價，內交聯的支化又會影響分子成膜時的蠕動，帶來成膜時漆膜的弊病。后者施工繁雜，受適用期的限制，且后交聯劑多有一定的毒性。作為自交聯改性的方式文獻多報道為帶有空氣氧化交聯的植物油改性，而酮肼交聯的報道只停留在兩丙酮丙烯酰胺(DAAM)的引入，因DAAM沒有活性基團能接枝到聚氨酯體系中，再經合成引入體系，會明顯降低接枝效率。

現有的水性聚氨酯的合成方法有外乳化法和自乳化法，自乳化法又包括丙酮法、預聚體混合法、熔融分散縮聚法和酮亞胺/酮聯氮法，其中：

丙酮法是將端異氰酸酯聚氨酯預聚體在溶劑中與含有親水性基團的擴鏈劑反應，形成高相對分子質量的離聚體。所用溶劑必須是低沸點且能與水共溶，常用丙酮，故名丙酮法；

預聚體混合法是將分子量不太高、粘度較小得含端基-NCO的預聚體不加或加少量的溶劑，直接用親水性單體將其部分擴鏈。分散過程需在低溫下進行，以降低-NCO與水的反應活性，然后再用反應活性高的二胺和三胺在水中進行擴鏈，生成高分子量的水性聚氨酯。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種木器漆用水性聚氨酯及其制備方法，解決水性聚氨酯在木器涂料應用中存在的耐水、耐溶劑差、硬度低的問題，并克服雙組分聚氨酯木器漆使用中安全環保的弊端。

本發明的技術方案為：

一種木器漆用水性聚氨酯，它是由下列重量份比的原料組成：聚碳酸酯二元醇165-175、異佛爾酮二異氰酸酯131-132、催化劑0.4-0.6、二羥甲基丙酸16.5-17.5、二羥基丙酮2.7-3、1，4-丁二醇18.5-19.5、丙酮4-5、三乙胺12.5-13、乙二胺6-7、去離子水628-638、己二酸二酰肼5-6。

一種木器漆用自交聯型水性聚氨酯，聚碳酸酯二元醇170-171、異佛爾酮二異氰酸酯131.5-131.6、催化劑0.5-0.6、二羥甲基丙酸17-17.1、二羥基丙酮2.8-2.9、1，4-丁二醇18.9-19.1、丙酮4-5、三乙胺12.7-13、乙二胺6.5-6.6、去離子水633-634、己二酸二酰肼5.4-5.7。

所述的催化劑選用有機錫催化劑。

一種木器漆用水性聚氨酯的制備方法，包括下列步驟：

(1)、按重量份在反應容器中加入聚碳酸酯二元醇，在115-125℃下抽真空脫水50-70分鐘，然后降溫至55-65℃，加入異佛爾酮二異氰酸酯、二羥甲基丙酸和催化劑，升溫至75-80℃反應2-3h，得反應液；

(2)、按重量份將混合好的二羥基丙酮和1，4-丁二醇混合液、丙酮加入反應液中，控制溫度在65-75℃反應3-4小時，得聚氨酯預聚體；