[發明專利]一種水性聚氨酯固化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201911418700.1
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111019078B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 陳宇;韓航;周妙蘭;崔正;孫同兵;張春輝;呂銘華;丁小峰
• 申請（專利權）人: 北京華騰新材料股份有限公司;河北華騰萬富達精細化工有限責任公司
• 主分類號: C08G18/12
• 分類號: C08G18/12;C08G18/32;C08G18/38;C08G18/48;C08G18/66;C08G18/75;C08G18/76;C08G18/79;C08G18/73;C09J175/08
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明涉及一種水性聚氨酯固化劑及其制備方法和應用，所述水性聚氨酯固化劑的制備原料包括芳香族二異氰酸酯。本發明涉及的水性聚氨酯固化劑中含有芳香族二異氰酸酯，克服了芳香族二異氰酸酯與水反應速率較快的弊端，由于結構中苯環的存在，內聚強度較高，使得該水性聚氨酯固化劑具有更強的內聚強度，進而具有更好的力學性能、粘接性能和耐候性能。

技術領域

本發明屬于聚氨酯固化劑技術領域，具體涉及一種水性聚氨酯固化劑及其制備方法和應用，尤其涉及一種含有芳香族異氰酸酯的水性聚氨酯固化劑及其制備方法和應用。

背景技術

當前在膠粘劑、涂料、涂層等領域中，溶劑型聚氨酯產品仍未主流。這類產品含有大量有機溶劑，在生產使用過程中會釋放大量揮發性有機物。隨著人們環保意識的不斷增強，環保型的水性聚氨酯產品的應用日益受到關注。水性聚氨酯乳液以水為分散介質，具有無毒、不燃、和揮發性有機物含量低等優勢，正逐漸替代相應的溶劑型產品。

在水性聚氨酯產品的應用中，水性固化劑的性能對于其應用性能有較大影響。水性聚氨醋固化劑通常是在聚氨酯固化劑的基礎上進行親水改性得到。根據其親水改性方式區分主要有：陽離子改性、陰離子改性、非離子改性以及混合改性。陽離子改性即是聚氨酯固化劑中引入含有陽離子基團，中和成鹽。陰離子改性是引入竣基、磺酸基或磷酸基等。非離子改性通常為聚醚多元醇改性。

CN105968304A公開了一種高性能水性聚氨酯固化劑及其制備方法與應用。該制備方法是將羥基羧酸、環己烷二甲醇和親水聚醚混勻，在氮氣保護下滴加入到裝有85-90%多異氰酸酯的反應釜中，升溫至40-70℃反應，至體系NCO含量達理論值時，降溫至40-50℃，加入中和劑，保溫，冷卻至室溫，得產物。該水性聚氨酯固化劑具有粘度低、易分散，NCO含量較高、儲存穩定性好的優點；該水性聚氨酯固化劑制備方法簡單，反應條件溫和，適用于工業化生產。

CN109942792A公開了一種含磷水性聚氨酯固化劑及其制備方法和應用。所述制備方法為：將HDI三聚體、羥基磷酸基化合物和聚乙二醇單甲醚加入到反應器中混合均勻，惰性氣氛保護下在40-90℃反應，反應完成后降溫至45℃以下，加入中和劑中和，冷卻至室溫，即得到含磷水性聚氨酯固化劑。本發明制備的含磷水性聚氨酯固化劑的水分散性好、粒徑小、儲存穩定；用其制備的雙組分水性聚氨酯涂料具有涂膜干速快、涂膜硬度高和耐介質性能優異以及良好的抗水解性、阻燃性等特點。

當前，水性聚氨酯固化劑中采用的異氰酸酯主要為脂肪族異氰酸酯，包括異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI），1,6-己二異氰酸酯（HDI）和1,6-己二異氰酸酯（HDI）三聚體等。芳香族異氰酸酯在水性固化劑合成中應用較少，這主要是由于芳香族異氰酸酯與水反應速率較快導致。然而芳香族異氰酸酯相較于脂肪族異氰酸酯，由于其自身結構中苯環的存在，內聚強度較高，這能夠給固化劑帶來更強的內聚強度，進而使得固化劑具有更好的力學性能。因此，開發出一種含有芳香族異氰酸酯的水性聚氨酯固化劑是非常有意義的。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種水性聚氨酯固化劑及其制備方法和應用，尤其提供一種含有芳香族異氰酸酯的水性聚氨酯固化劑及其制備方法和應用。

為達到此發明目的，本發明采用以下技術方案：

一方面，本發明提供一種水性聚氨酯固化劑，所述水性聚氨酯固化劑的制備原料包括芳香族二異氰酸酯。

本發明涉及的水性聚氨酯固化劑中含有芳香族二異氰酸酯，克服了芳香族二異氰酸酯與水反應速率較快的弊端，由于結構中苯環的存在，內聚強度較高，使得該水性聚氨酯固化劑具有更強的內聚強度，進而具有更好的力學性能、粘接性能和耐候性能。

優選地，所述水性聚氨酯固化劑的制備原料還包括脂肪族二異氰酸酯、聚醚二元醇或擴鏈劑中的任意一種或至少兩種的組合。所述至少兩種的組合例如脂肪族二異氰酸酯、聚醚二元醇和擴鏈劑的組合、脂肪族二異氰酸酯和擴鏈劑的組合等，其他任意的組合方式均不在此一一贅述。