[發明專利]陰離子型聚氨酯水分散體、其預聚物單體及制備工藝

有效

• 申請號: 201510050396.5
• 申請日: 2015-01-30
• 公開（公告）號: CN104592469B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 張育波;秦中海;阮偉明;王煉石;李耀昇;李耀明;馮兆華
• 申請（專利權）人: 雅圖高新材料有限公司
• 主分類號: C08G18/32
• 分類號: C08G18/32;C08G18/66;C08G18/44;C08G18/42;C07C67/26;C07C69/675;C09D175/06
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司44205
• 代理人: 江側燕

技術領域

本發明涉及一種用于陰離子型聚氨酯水分散體合成的預聚物單體，及含有該預聚物單體的陰離子型聚氨酯水分散體及相應的制備工藝。

背景技術

聚氨酯水分散體(PUD)，是聚氨酯粒子分散在一個以水為連續相的二元膠體系統。20世紀60年代，聚氨酯水分散體開始出現在市場上，20世紀70年代成為一種非常重要的商業化產品。聚氨酯水分散體的技術優點在于聚合物的分子量與黏度無太大關系，即使分子量很大的聚氨酯分子，其分散體的黏度也可以很小。所以，高分子量的高固含量聚氨酯水分散體僅依靠物理干燥方法仍然能形成性能優良的漆膜。這意味著漆膜的形成可以僅依靠簡單的在一定溫度下的水分揮發，甚至常溫成膜，聚氨酯水分散體這種常溫自干的特性決定了其適合用于制備單組份的水性漆。

聚氨酯水分散體膜具有優異的耐磨性、柔韌性、附著力和耐化性，經過交聯改性后，還能提高聚氨酯膜的物理機械性能、耐水性、耐化性和耐候性等，因此用聚氨酯水分散體制備的水性漆可具備優異的綜合性能。

因此聚氨酯水分散體越來越受到人們的關注，并逐漸被市場所接受。以歐洲為例，聚氨酯水分散體除了在建筑及自動化電解涂料行業的廣泛應用外，在其他方面也占據了主導地位，在水性聚氨酯中,以陰離子型的應用較為廣泛，它是在聚氨酯鏈上引入陰離子基團，使其具有足夠的親水性而分散在水中形成穩定的乳液。

雖然陰離子型聚氨酯水分散體具備很高的使用價值，但其制備過程卻是相當復雜，對工藝的控制也是相當嚴格。目前，全世界能夠大規模生產聚氨酯水分散體的公司屈指可數，其中包括了BAYER、DSM等國際知名企業。

發明內容

為解決上述問題，本發明的目的之一在于提供一種用于陰離子型聚氨酯水分散體合成的預聚物單體，本發明提供的用于陰離子型聚氨酯水分散體合成的預聚物單體可以有效降低聚氨酯的粘度，有利于聚氨酯的乳化，使得所生產的聚氨酯涂料產品具有優異的耐水性和耐化性。

本發明的用于陰離子型聚氨酯水分散體合成的預聚物單體是由酯類單體和羧酸單體合成，且帶有伯羥基、腫羥基和大位阻側基；其中所述酯類單體是帶有大位阻側基和環氧基的脂類單體；所述羧酸單體是帶有兩個伯羥基和一個羧基的羧酸單體。

優選地，所述預聚物單體的酸值≤7mgKOH/g。

優選地，所述酯類單體是叔碳酸縮水甘油酯，其結構式如下：

所述羧酸單體是二羥甲基丙酸(DMPA)和/或二羥甲基丁酸(DMBA)；兩者反應得到的預聚物單體結構式如下：

進一步優選地，所述預聚物單體是由摩爾量之比為1:1叔碳酸縮水甘油酯與二羥甲基丙酸(DMPA)和/或二羥甲基丁酸(DMBA)在110～140℃，反應4～6h得到的。

本發明的目的之二在于提供一種具有上述預聚物單體的陰離子型聚氨酯水分散體。

優選地，所述陰離子型聚氨酯水分散體按照重量百分比，是由5～30％預聚物單體、0～30％聚碳酸酯二醇、20～45％聚酯二元醇、1～5％擴鏈單體、0.1～3％的交聯單體、10～40％的二異氰酸酯單體合成的。

聚碳酸酯二醇可以提高陰離子型聚氨酯水分散體的物理機械性能、耐水性、耐化性和耐候性；優選地，所述聚碳酸酯二醇的數均分子量為1000-2000。

聚酯二元醇可以提高聚氨酯水分散體的柔韌性，與其他類型樹脂、各類色漿、助劑的相容性。優選地，所述聚酯二元醇的數均分子量為1000-2000，且分子鏈上帶有羧基、磺酸鹽基、長醚鏈或酰胺基等親水基團中的一種或者多種；進一步優選地，為數均分子量為1000，帶有磺酸鹽基的聚酯二醇。

擴鏈單體，優選地，為帶有兩個伯羥基或兩個伯胺基的擴鏈單體；例如脂肪族、環脂族或芳香族二醇或胺，如1,2-乙二胺、1,6-乙二胺，乙二醇等；優選反應性醇官能度較低，以及對溫度和混合提供更好的控制的化合物，故進一步優選地，為乙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇和1,8-辛二醇中的一種或一種以上的組合物。

交聯單體，主要是能夠將具有至少一個可交聯官能團的化合物引入本發明的聚氨酯中，優選地，所述交聯單體至少帶有三個羥基或三個胺基。進一步優選地，為三羥甲基丙烷(TMP)、丙三醇、季戊四醇和雙季戊四醇中的一種或一種以上的混合物。

二異氰酸酯單體，是指分子鏈中含有兩個異氰酸酯基(NCO)的化合物，優選地，兩個NCO基團位于分子鏈末端，且所述二異氰酸酯單體是分子鏈中不帶有苯環的、耐候性極好的、脂肪族或脂環族二異氰酸酯單體。