[發(fā)明專(zhuān)利]一種水性聚氨酯涂料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711387291.4
• 申請(qǐng)日: 2017-12-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107974190A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周華健;羅曾莉;閔名思
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 周華健
• 主分類(lèi)號(hào): C09D175/08
• 分類(lèi)號(hào): C09D175/08;C09D5/16;C08G18/79;C08G18/75;C08G18/66;C08G18/48;C08G18/34;C08G18/32
• 代理公司: 惠州市超越知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)44349
• 代理人: 陳文福

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)保涂料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水性聚氨酯涂料及其制備方法。

背景技術(shù)

涂料屬于有機(jī)化工高分子材料，所形成的涂膜屬于高分子化合物類(lèi)型。按照現(xiàn)代通行的化工產(chǎn)品的分類(lèi)，涂料屬于精細(xì)化工產(chǎn)品。現(xiàn)代的涂料正在逐步成為一類(lèi)多功能性的工程材料，是化學(xué)工業(yè)中的一個(gè)重要行業(yè)。作用主要有四點(diǎn)：保護(hù)，裝飾，掩飾產(chǎn)品的缺陷和其他特殊作用，提升產(chǎn)品的價(jià)值。

雙組分聚氨酯涂料具有成膜溫度低、附著力強(qiáng)、耐磨性好、硬度大以及耐化學(xué)品、耐侯性好等優(yōu)越性能，因而廣泛作為工業(yè)防護(hù)、木器家具和汽車(chē)涂料。隨著各國(guó)環(huán)保法規(guī)的健全和環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，傳統(tǒng)溶劑型聚氨酯涂料中的揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）的排放量愈來(lái)愈受到嚴(yán)格限制。水性涂料以水為分散介質(zhì)，具有不燃、無(wú)毒、不污染環(huán)境和節(jié)省能源等優(yōu)點(diǎn)。水性雙組分聚氨酯涂料將雙組分溶劑型聚氨酯涂料的高性能和水性涂料的低VOC含量相結(jié)合，成為涂料工業(yè)的研究熱點(diǎn)。水性雙組分聚氨酯涂料是由含-NCO基團(tuán)的低粘度多異氰酸酯固化劑（異氰酸酯組分）和含-OH基團(tuán)的水性多元醇（羥基組分）組成，其涂膜性能主要由羥基樹(shù)脂的組成和結(jié)構(gòu)決定的。與溶劑型雙組分聚氨酯涂料不同，水性雙組分聚氨酯涂料的羥基組分必須具有良好的分散性能，能以盡量低的剪切能耗將甲組分很好的分散在水中。

傳統(tǒng)方法合成的水性聚氨酯多為線性結(jié)構(gòu)固化時(shí)交聯(lián)度不足，導(dǎo)致水性聚氨酯涂膜普遍存在硬度差、附著力不佳、耐水性差的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)以上問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種水性聚氨酯涂料及其制備方法，所制備的水性聚氨酯涂膜的不僅具有優(yōu)良的附著力、耐水性、涂膜強(qiáng)度和表面光潔度，同時(shí)還具有優(yōu)良的耐老化性。

為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案：

一種水性聚氨酯涂料，其成分按重量份計(jì)：六亞甲基二異氰酸酯三聚體9.2~9.5份、二羥甲基丙酸4.5~4.8份、聚乙二醇1000 17.1~18.0份、二甲基甲酰胺6.7~7.0份、異佛爾酮二異氰酸酯3.4~4.0份、三乙胺3.4~3.7份、三羥甲基丙烷0.9~2.7份、水52.4~53.3份、二丁基二月桂酸錫0.3~0.5份和異氰酸酯固化劑36.2~42.3份；其制備方法包括以下步驟：

a、在裝有攪拌器、溫度計(jì)、冷凝管和恒壓滴液漏斗的四口燒瓶中加入聚乙二醇1000、二羥甲基丙酸、二丁基二月桂酸錫0.2~0.3份和溶劑二甲基甲酰胺，30min內(nèi)將稱(chēng)量好的六亞甲基二異氰酸酯三聚體滴加到上述混合物中，并在50~55 ℃下反應(yīng)2 h后升溫至60~65℃，繼續(xù)反應(yīng)1 h后，每隔0.5 h取樣測(cè)定體系的-NCO基團(tuán)的質(zhì)量百分比，直至-NCO基團(tuán)的質(zhì)量百分比小于千分之一后進(jìn)行下一步反應(yīng)；

b、將反應(yīng)溫度升至68~73℃，30 min內(nèi)將稱(chēng)量好的異佛爾酮二異氰酸酯滴加到上述混合物中，補(bǔ)加二丁基二月桂酸錫0.1~0.2份，加入適量丙酮調(diào)節(jié)粘度，在70 ℃下反應(yīng)2.5 h后，每隔0.5 h取樣測(cè)定體系的-NCO基團(tuán)的質(zhì)量百分比，直至-NCO基團(tuán)的質(zhì)量百分比小于千分之一，停止加熱；然后將反應(yīng)溫度降至30~40℃，加入三乙胺并加水乳化，乳化過(guò)程中加入氫氧化鈉溶液調(diào)整體系pH值，并在450~600r/min的速度下攪拌30min，完成攪拌后，真空脫去丙酮，得到40%固體含量的水性聚氨酯多元醇；

c、向步驟b制得的水性聚氨酯多元醇中加入三羥甲基丙烷水溶液，將混合物置于三口燒瓶?jī)?nèi)并在常溫下攪拌30min，制得組分A；

d、向步驟c制得的組分A中加入異氰酸酯固化劑，攪拌混合，靜置10~15min后即制得水性聚氨酯涂料。

優(yōu)選的，所述異氰酸酯固化劑中-NCO基團(tuán)質(zhì)量百分比為20.6%。

優(yōu)選的，所述異佛爾酮二異氰酸酯中的-NCO與步驟a合成的化合物中-OH的摩爾比為0.62~ 0.68。

優(yōu)選的，步驟b中加入適量丙酮將體系粘度調(diào)整至280~400mPa·s。

優(yōu)選的，步驟b中水性聚氨酯加水乳化時(shí)，加入濃度為0.01mol/L的氫氧化鈉溶液，將體系pH值調(diào)整至8~9。

優(yōu)選的，步驟c中三羥甲基丙烷水溶液加入量為步驟b中制得的水性聚氨酯多元醇質(zhì)量的6%~12%且三羥甲基丙烷水溶液的質(zhì)量濃度為40%。

優(yōu)選的，步驟d中異氰酸酯固化劑與步驟c中制得的組分A按質(zhì)量比0.5~0.6：1進(jìn)行混合。

采用上述的技術(shù)方案，本發(fā)明達(dá)到的有益效果是：