[發(fā)明專利]一種陰離子型水性異氰酸酯固化劑及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010847025.0
• 申請(qǐng)日: 2020-08-21
• 公開（公告）號(hào): CN112062934B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張心亞;汪輝輝;柯澳爵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C08G18/79
• 分類號(hào): C08G18/79;C08G18/38;C09D175/04
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 李本祥

本發(fā)明公開了一種陰離子型水性異氰酸酯固化劑及其制備方法與應(yīng)用，該制備方法先在水相中合成一種磺酸型親水改性劑；然后60～120℃條件下減壓濃縮和干燥，得到的磺酸型親水改性劑；最后加多異氰酸酯和催化劑，在80～100℃下反應(yīng)3～5小時(shí)，至體系完全澄清透明時(shí)停止反應(yīng)，冷卻出料。得到的水性異氰酸酯固化劑NCO％含量為16.0～21.5％；固體份含量為100％，25℃時(shí)黏度為2000～5000mpa·s；水分散后粒徑為100～180nm，成本遠(yuǎn)低于XP 2655。與市面所售水性羥基丙烯酸分散體復(fù)配后，漆膜光滑、色澤豐滿、附著力強(qiáng)，漆膜硬度、柔韌性、耐水性、耐酸堿性、耐沖擊性等均能達(dá)標(biāo)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種水性固化劑，特別是涉及一種陰離子型水性異氰酸酯固化劑及其制備方法與應(yīng)用，屬于水性涂料技術(shù)領(lǐng)域。。

背景技術(shù)

據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，2010年中國涂料產(chǎn)量增長率達(dá)到27.96％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于GDP的增長速度10.3％，涂料的總產(chǎn)量已達(dá)到871.19萬噸。其中，溶劑型涂料占涂料總產(chǎn)量的52.1％，且有機(jī)溶劑用量在產(chǎn)品中占50％以上，加上涂裝過程中使用的稀釋劑，造成極大的污染和浪費(fèi)。而國內(nèi)由于受技術(shù)、價(jià)格和政策法規(guī)等因素制約，導(dǎo)致水性工業(yè)涂料的開發(fā)應(yīng)用、技術(shù)產(chǎn)品遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于西方。但涂料的水性化可以實(shí)現(xiàn)零VOC和零PAHs排放，是凈化空氣的低碳環(huán)保新主張，符合清潔生產(chǎn)要求。顯而易見，為趕超世界先進(jìn)水平，工業(yè)涂料水性化將是我國涂料發(fā)展的主攻方向，成為中國涂料產(chǎn)業(yè)發(fā)展提速的源動(dòng)力。

聚氨酯涂料具有涂膜外觀好、機(jī)械性能和耐化學(xué)品性優(yōu)良的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于木器、塑料、汽車、建筑、鐵路等的涂裝與保護(hù)，是發(fā)展最快的涂料品種之一。水性聚氨酯涂料可分為雙組分水性聚氨酯涂料(2K-WPU)和單組分水性聚氨酯涂料(1K-WPU)。單組分水性涂料由于交聯(lián)度低、涂膜綜合性能特別是耐化學(xué)品性不能滿足應(yīng)用要求，在應(yīng)用推廣上受到較大限制。2K-WPU不僅具有溶劑型雙組分聚氨酯涂料的高性能，還具有水性涂料的低VOC值的雙重特點(diǎn)，成為涂料工業(yè)的研究熱點(diǎn)。

異氰酸酯固化劑作為雙組份聚氨酯涂料的組分之一，其水性化技術(shù)是對(duì)應(yīng)聚氨酯涂料水性化的前提，其水分散性、穩(wěn)定性、NCO％含量等的研究也逐漸成為2K-WPU涂料的研究熱點(diǎn)。然而，水性異氰酸酯固化劑的生產(chǎn)自90年代起，就被國外一些大公司，如拜耳科技、巴斯夫、立邦等壟斷，國內(nèi)的研發(fā)與應(yīng)用起步較晚。

美國專利US 06767958B2公開了一種通過2-環(huán)己氨基乙磺酸(CAES)或3-環(huán)己氨基丙磺酸(CAPS)與多異氰酸酯反應(yīng)來制備水可分散多異氰酸酯的方法，但是適用于該專利所描述的磺酸種類只有兩種，且改性劑CAES/CAPS的價(jià)格昂貴，達(dá)到200～300元/kg，因此其市場有所限制。

美國專利US 06204323B1公開了一種采用單官能度的聚醚醇去親水化改性多異氰酸酯的方法，在鋅等金屬有機(jī)催化劑的作用下，進(jìn)一步進(jìn)行脲基甲酸酯反應(yīng)，由此提高交聯(lián)度，改善漆膜硬度。但是，所制備的固化劑水分散體粒徑實(shí)際變大，導(dǎo)致漆膜的光澤降低且不穩(wěn)定。

中國發(fā)明專利CN 105801793B公開了一種環(huán)狀二醇改性非離子型水性多異氰酸酯的制備方法，雖然加入了疏水的環(huán)狀二醇提高了異氰酸酯交聯(lián)度，但是某種程度上降低了NCO％含量，配漆時(shí)漆膜亮度不佳，實(shí)際無法用于木器行業(yè)。

中國發(fā)明專利申請(qǐng)201811138066.1公開了一種陰離子型異氰酸酯三聚體水性固化劑，該發(fā)明利用脂肪族二元醇與丙磺酸內(nèi)酯開環(huán)，合成了一種磺酸型異氰酸酯改性劑。但是，丙磺酸內(nèi)酯為致癌物，其開環(huán)反應(yīng)不好控制，羥基、水、甚至叔胺均能使其開環(huán)，并不是一種理想的改性劑。

發(fā)明內(nèi)容