[發明專利]一種自乳化型水性聚氨酯固化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201710277516.4
• 申請日: 2017-04-25
• 公開（公告）號: CN107082860B
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 周建明;何紹群;劉曉鴻;羅銘榮
• 申請（專利權）人: 周建明
• 主分類號: C08G18/32
• 分類號: C08G18/32;C08G18/10;C08J3/03;C09D175/14;C09J175/06;C09D175/04;C07C303/04;C07C309/08
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 左恒峰

本發明公開了一種自乳化型水性聚氨酯固化劑及其制備方法。該自乳化型水性聚氨酯固化劑，是以分子量為350~1000含磺酸基團的小分子二元醇和二異氰酸酯為原料，制成的端頭帶多官能NCO基的磺酸基改性自乳化型水性聚氨酯固化劑。同時也公開了該自乳化型水性聚氨酯固化劑的制備方法。本發明的自乳化型水性聚氨酯固化劑，具有水分散性好、貯存穩定好、涂膜耐水性佳、強度性能高等優點，適用于與水性聚氨酯分散體、水性丙烯酸乳液、水性醇酸樹脂等配套，制成雙組份聚氨酯涂料和膠粘劑，特別適合某些有特殊性能要求的水性產品。本發明所述的自乳化型水性聚氨酯固化劑還可用于與溶劑型雙組份涂料和膠粘劑的羥基組份配套，制成雙組份溶劑型，適用范圍廣。

技術領域

本發明涉及一種自乳化型水性聚氨酯固化劑及其制備方法。

背景技術

隨著國家環保法規對VOC的限制和人們環保意識的不斷增強，水性聚氨酯涂料和膠粘劑的開發及應用越來越受到人們的重視。水性聚氨酯涂料和膠粘劑有單組份和雙組份之分，單組份水性聚氨酯分散體的聚合物分子質量較大，成膜過程不發生分子間的化學交聯，具有施工方便的優點，缺點是強度性能較差，應用受到限制；雙組份水性聚氨酯涂料由含羥基的水性樹脂和含異氰酸酯基的固化劑組成，施工前將二者混合，成膜過程中發生交聯反應，涂膜性能好，具有成膜溫度低、附著力強、耐磨性高、硬度高、耐溶劑性和耐水性好等優點。國內對水性多異氰酸酯固化劑組份的研究起步較晩，市場上銷售的水性多異氰酸酯固化劑基本全是進口，如拜耳、日本旭化成工業等外國公司的產品，價格昂貴，成本高，致使與之匹配的水性雙組份聚氨酯產品因價格不菲而得不到普及應用。因此，研究低價位的優質的水性聚氨酯固化劑是聚氨酯涂料和膠粘劑行業由溶劑型向水性化轉型的關鍵技術。

近幾年聚氨酯業界人士致力于聚氨酯固化劑水性化研究的基本思路，是在傳統的聚氨酯固化劑基礎上引入親水基團對其進行改性，使其易于在水中乳化分散，并保持一定的穩定性，為此，發表了一些專利文獻。研究方法主要有非離子改性法、陰離子改性法、非離子和陰離子共改性法。

非離子改性法一般是用親水性的單羥基聚乙二醇與異氰酸酯反應接上親水基團（CN101698696A），或用聚醚多元醇與異氰酸酯反應接上親水基團（CN105669946A），非離子改性法制成的水性聚氨酯固化劑存在著水分散性差，穩定性差，制成品的耐水性差等缺點。

陰離子改性法是將含羧基、磺酸基等陰離子基團引入多異氰酸酯結構中。專利CN105968304A公開了用二羥甲基丙酸或二羥甲基丁酸與異氰酸酯反應接上羧基陰離子，并用三乙胺或N，N-二甲基甲酰胺等中和制成含羧基的水性聚氨酯固化劑，存在著胺類中和劑有臭味及易使制品變黃等缺陷。

磺酸基的親水性比羧酸基好，用量較少，在水中的穩定性更好，不需要胺中和，由其制得產品的色澤淺，耐水性好，強度性能得到很大提高。但是磺酸類化合物是含水化合物或不含水的固體，它們只溶于水，不溶于有機溶劑，也不溶于二異氰酸酯。若將含水磺酸鹽化合物直接與異氰酸酯反應，其中的水分子與異氰酸酯反應時會產生泡沫，生成白色渣子，若加熱脫除含水磺酸鹽化合物中所含的水分，則磺酸鹽變成固體，如果將固體顆粒態磺酸鹽直接與液態異氰酸酯化合物混合，化學反應只能在固液接觸的界面發生，一顆固體包含了數萬個分子，顆粒外層的分子反應后可能會吸附在固體顆粒表面，一方面使得內層分子更難與外層液態分子接觸，另一方面可能使物料生成一些渣子。專利CN106366291A公開了直接加入羥乙基磺酸或羥乙基磺酸鹽與異氰酸酯反應制成含磺酸基的水性聚氨酯固化劑，但是該專利未公開除去磺酸基化合物中水份的方法。

日本旭化成工業株式會社的中國專利CN1183791A公開了將烷基苯磺酸鹽混合于聚乙二醇單甲醚中，加熱去除磺酸鹽中所含的水分，再與異氰酸酯反應，制成非離子和陰離子共同改性的水性異氰酸酯固化劑的方法，很好地解決了脫除磺酸鹽中水分的問題。

本發明從磺酸鹽化合物的溶解性問題入手，解決了含磺酸基結構化合物能在有機溶劑中與異氰酸酯反應的問題，制成了自乳化型水性聚氨酯固化劑。

發明內容