[發明專利]一種超支化羥基聚合物、包含該聚合物的水性聚氨酯分散液及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201510468746.X
• 申請日: 2015-08-04
• 公開（公告）號: CN105061745B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發明（設計）人: 何東風;施珠容;李世冰;李海榮;汪少峰
• 申請（專利權）人: 立邦工業涂料（上海）有限公司;立時科技（新加坡）有限公司
• 主分類號: C08G63/91
• 分類號: C08G63/91;C08G18/42;C09D175/06
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司11257
• 代理人: 張文祎

技術領域

本發明涉及高分子和涂料技術領域。更具體地，涉及一種經乙酰乙酸基團修飾的超支化羥基聚合物以及包含該聚合物的具有室溫交聯和抗甲醛功能的水性聚氨酯分散液及其制備方法和應用。

背景技術

超支化聚合物是具有三維支化結構的高度支化大分子，分子結構比較規整，具有很窄的相對分子質量分布，與樹枝型聚合物有類似的結構，但合成方法簡單，一般可采用一步聚合法合成。與線性大分子相比，由于超支化聚合物具有類似球形的緊湊結構，流體力學回轉半徑小，支化度很高，分子鏈纏結少，因此在同等分子量時比前者具有更低的粘度，而且隨相對分子質量的增加變化較小。更重要的是相同分子量的超支化聚合物具有更多的活性端基基團，因而能使制成的涂料交聯密度更高，交聯速度更快，同時還能保持相當的伸縮性。并且可以通過對端基改性而控制超支化聚合物的性能，如玻璃化溫度和在不同溶劑中的溶解度，在應用開發中具有重要的作用。

在涂料方面，瑞典的Perstorp公司已生產了一系列超支化聚合物產品。例如第二代超支化聚合物Boltorn H20，第三代超支化聚合物Boltorn H30和第四代超支化聚合物Boltorn H40,其具體制備方法見美國專利US5418301。這些超支化聚合物由于羥基官能度高，極性強，分子間容易形成強的氫鍵，容易團聚，不能有效的分散在涂料中，其溶解度參數SP≧12，從而缺乏與非極性，非質子溶劑的相容性，也缺乏和一般羥基樹脂的相容性，為了降低超支化樹脂的溶解度參數，增加其相容性，中國專利CN101679589B提到應用單羧酸和超支化羥基樹脂進行酯化，封掉大部分羥基，降低超支化羥基聚合物的極性，從而達到和非極性，非質子溶劑以及一般羥基樹脂的相容性。然而這種方法如果封端太少，則不足以降低超支化羥基聚合物的極性，提高其相容性；如果封端太多，這會大大降低了超支化樹脂的官能度，消弱了超支化樹脂高官能度的優勢，這對于制備高硬度的，高耐化學性的涂料是不利的。但如果能有效利用其高密度的羥基，通過引入活性官能團，不僅能降低粘度，提高相容性，同時不損失甚至提高或改變其化學活性。

超支化高分子由于其獨有的特性已被應用于防護涂料領域，在增加漆膜硬度，提高附著力，耐擦性能和耐化學品腐蝕性獲得不錯的效果。但傳統上這類防護涂料大多是溶劑型，其中一個重要原因是超支化高分子通常不溶于水。近些年很多國家對揮發性有機溶劑的限制越來越嚴，促使涂料行業積極探索水性涂料。水性涂料是對環境無聊和人類健康的最根本解決方案。但總體而言，水性涂料在一些重要特性方面比如：硬度，耐水和化學品性，不如油性涂料，并且在制備水性涂料過程中還經常遇到分層或沉淀的問題。而要解決這個問題，通常的辦法是添加表面活性劑，但這么做不免對漆膜的性能產生影響，比如硬度的降低，而高硬度恰恰是很多涂料漆膜，尤其是防護漆膜的首要特性。

水分散涂料的出現，解決或極大地改善了上述提及的問題。同一般水性涂料不同，水分散涂料可以做到不用表面活性劑而完全穩定的分散；同時它能提供更好的漆膜均一性和更短的固化時間。其中聚氨酯分散體正是響應上述要求應用而生。它的獨特優點在于，聚氨酯分散體能夠后形成附著膜，并能通過控制聚合物中各種段鏈的種類，大小和比例來調控性能。使得聚氨酯分散體不僅保留了傳統溶劑型聚氨酯的一些優良性能，例如耐候性(硬度隨溫度變化小)，耐磨性，柔韌性，高光澤度等；由于不含或僅含少量有機溶劑，具有不燃，無毒，無污染等優點。同時，聚氨酯分散體依然存在耐水性差，機械強度低等缺點。而要減輕甚至克服這些缺點的其中一個可行方案就是設法提高其交聯密度。

因此，如果能夠將超支化聚合物引入到聚氨酯分散體中，用以改善聚氨酯分散體的性能，得到具有某些特殊功能的水性聚氨酯分散體，將會有巨大的應用前景。

發明內容

本發明的第一個目的在于提供一種經乙酰乙酸基團修飾的超支化羥基聚合物。將超支化羥基聚合物中引入乙酰乙酸基團，但同時保留一定數目的羥基供進一步反應。

本發明的第二個目的在于提供一種經乙酰乙酸基團修飾的超支化羥基聚合物的制備方法。

本發明的第三個目的在于提供一種水性聚氨酯分散液。將經乙酰乙酸基團修飾的超支化羥基聚合物作為單體之一引入聚氨酯的化學結構中，并制備聚氨酯水分散體。

本發明的第四個目的在于提供一種水性聚氨酯分散液的制備方法。

本發明的第五個目的在于提供一種水性聚氨酯分散液的應用。