[發(fā)明專利]水性聚氨酯樹脂及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110258270.9
• 申請日: 2011-09-02
• 公開（公告）號(hào): CN102432815A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張立功;吳蓁
• 申請（專利權(quán)）人: 山東萬美水性漆科技股份有限公司
• 主分類號(hào): C08G18/76
• 分類號(hào): C08G18/76;C08G18/66;C08G18/42;C08G18/34;C08G18/10;C09D175/06;C09J175/06
• 代理公司: 濟(jì)南舜源專利事務(wù)所有限公司 37205
• 代理人: 李江

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種水性聚氨酯樹脂及制備方法，具體地說是一種以醋酸甲酯為溶劑制備的聚酯型水性聚氨酯樹脂及其制備方法，應(yīng)用于水性木器漆、水性膠粘劑等，屬于樹脂領(lǐng)域。

背景技術(shù)

水性聚氨酯是以水代替有機(jī)溶劑作為分散介質(zhì)的新型聚氨酯體系，也稱水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯。水性聚氨酯以水為溶劑，具有無污染、安全可靠、機(jī)械性能優(yōu)良、相容性好、易于改性等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于涂料、膠粘劑、織物涂層與整理劑、皮革涂飾劑、紙張表面處理劑和纖維表面處理劑。水性聚氨酯包括聚氨酯水溶液、水分散液和水乳液三種，為二元膠態(tài)體系，聚氨酯（PU）粒子分散于連續(xù)的水相中，也有人稱水性PU或水基PU。

目前大多數(shù)水性PU主要是由自乳化法制備，以含親水性基團(tuán)的PU為主要固化成分，涂膜干燥時(shí)若親水成分不能有效的進(jìn)入交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，干燥形成的涂膜遇水易溶脹。另外其缺少像雙組分溶劑型PU涂膜所能得到的交聯(lián)密度和高相對分子質(zhì)量，因而這些水分散體涂膜的耐水性、耐溶劑性、耐熱性和光澤性較差，嚴(yán)重地限制了其使用的范圍。因此，常采用提高涂膜的交聯(lián)密度來改善乳液涂膜的耐水性。常用的交聯(lián)方法有兩種：一種是在合成PU預(yù)聚物時(shí)，加入官能度大于2的多羥基化合物，直接生成交聯(lián)PU預(yù)聚物，再將上述預(yù)聚物很好地分散在水中，并擴(kuò)鏈形成大分子，最后形成乳液。這種方法也叫前交聯(lián)法，缺點(diǎn)是易使預(yù)聚物黏度增大，較難分散在水中，影響乳液的穩(wěn)定性。另一種方法為外交聯(lián)法，采用帶羧的陰離子PU乳液進(jìn)行交聯(lián)，交聯(lián)反應(yīng)發(fā)生在PU分子的羧基上，有氮丙啶、碳化亞胺以及金屬鹽類化合物，在室溫條件下進(jìn)行交聯(lián)。這類交聯(lián)劑一般在使用PU乳液時(shí)加入，因其交聯(lián)反應(yīng)速率很快，短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生凝膠而破乳。外交聯(lián)法可成功解決PU乳液涂膜的親水性問題，但因外加交聯(lián)劑，組成雙組分涂飾劑給施工帶來不便，此方法使用較少。

水性聚氨酯預(yù)聚體制備時(shí)粘度較大，為方便傳熱、傳質(zhì)，尤其是后期乳化，必須加入適當(dāng)?shù)娜軇┘右韵♂專Ｓ玫娜軇┩ǔ楸⒍⊥⒍趿h(huán)、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮等親水有機(jī)溶劑。上述方法一般統(tǒng)稱為丙酮法。丙酮法中使用的丙酮、丁酮等均屬于環(huán)保限制的有機(jī)揮發(fā)物，而且近年來由于涉及易制毒原料而歸為嚴(yán)格限制級(jí)使用范圍，這些均帶來使用上的限制。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種水性聚氨酯樹脂及制備方法，所述的水性聚氨酯樹脂是以醋酸甲酯為溶劑制備而成的，而醋酸甲酯屬于環(huán)保型材料，不屬于限制使用的有機(jī)污染物排放，能夠達(dá)到涂料、油墨、樹脂、膠粘劑廠新的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。

醋酸甲酯沸點(diǎn)57.8℃，與丙酮相仿，易于去除，并具有廣泛的溶解力，能溶解聚氨酯類、丙烯酸類、乙烯基類、硝基纖維素類、環(huán)氧類、聚脂類、酚醛樹脂類等；屬于VOC-Exempt?Regulation?Status?免除受限制的種類，屬環(huán)保溶劑。同時(shí)，醋酸甲酯與水具有一定的溶解性，使用醋酸甲酯作為溶劑得到的聚酯型水性聚氨酯樹脂產(chǎn)品的粘度為20.5～40.2?MPa·s（采用NDJ-1型旋轉(zhuǎn)黏度儀測定）；粒徑為0.102～0.140μm（采用馬爾文MS2000激光衍射粒度儀測定）。表明醋酸甲酯在水性聚氨酯樹脂制備中的較好的稀釋與分散作用效果。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種水性聚氨酯樹脂，由下列以重量份的成分組成：

聚酯二元醇??????????????????45～60份，

甲苯二異氰酸酯??????????????20～40份，

二羥甲基丙酸????????????????5～10份，

催化劑??????????????????????0.02～0.1份，

三乙胺??????????????????????4～10份，

醋酸甲酯????????????????????10～40份，

助溶劑??????????????????????5～10份，

去離子水????????????????????200～500份。

其中，所述聚酯二元醇選自聚四氫呋喃二醇、聚碳酸酯二醇或聚己內(nèi)酯二醇中的一種或兩種以上；

所述催化劑選自二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫中的一種或兩種；

所述助溶劑為醋酸乙酯、醋酸丁酯、醋酸戊酯、醋酸異戊酯中的一種或兩種以上。

一種水性聚氨酯樹脂的制備方法，包括下列步驟：