一种水性聚氨酯木器底漆树脂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种水性聚氨酯木器底漆树脂，其软段为对苯二甲酸酐聚酯二元醇，其硬段为二异氰酸酯和小分子扩链剂。本发明专利技术还公开了上述水性聚氨酯木器底漆树脂的制备方法，包括：将聚酯二元醇升温熔融，保温，接着真空脱水得到大分子聚酯二元醇A1；将二异氰酸酯加入大分子聚酯二元醇A1中，升温，保温，降温后加入非亲水小分子扩链剂、阴离子型亲水扩链剂、交联剂和溶剂，再加入催化剂，升温，保温，得到预聚体A2；将预聚体A2降温后，再滴加含阳离子型亲水扩链剂的溶液，升温，保温得到预聚体A3；将预聚体A3进行中和后，再加水进行乳化分散，真空蒸馏得到水性聚氨酯木器底漆树脂。本发明专利技术方法简单，硬度高，附着力好。

【技术实现步骤摘要】
一种水性聚氨酯木器底漆树脂及其制备方法
本专利技术涉及水性涂料
，尤其涉及的是一种水性聚氨酯木器底漆树脂及其制备方法。
技术介绍
木器家具涂饰是涂料的不可或缺的组成部分，消费量在很多国家均居工业涂料之首。根据家具协会统计，我国2013年家具行业产值已达6462.75亿元，但是目前绝大部分还是被溶剂型木器涂料占据。大规模频繁发生的持续性雾霾天气不禁让人们认识到VOC排放的严重性，2015年2月1日起，国家开始对VOC含量高于420g/L的涂料企业征收4％涂料消费税以限制VOC的排放。水性木器漆由于其无毒、低污染等优点越来越受到市场的认可和青睐。根据不同水性漆施工工艺的需要，可将水性木器漆分为水性封闭剂，水性底漆和水性面漆。水性封闭剂和水性底漆在木器涂饰中具有重要的作用：水性封闭剂是木材表面上的第一道漆，封闭剂的作用是阻止木材中单宁酸、色素和木材油脂的渗出而影响底漆和面漆的色泽，另一方面封闭剂也要阻止外界水分进入木材纤维，防止木材变形，发霉，开裂，更重要的一点是高渗透高透明水性封闭剂可以将木材的色泽和纹理充分折射出来，从而美化和提高整体水漆涂饰效果。水性木器漆底漆主要是为了填充木材纹理，增加木材表面的光滑度和手感，并为面漆提供支撑。所以底漆的硬度和固含量直接关系到面漆的硬度和木纹填充效果。目前，水性丙烯酸木器漆树脂研究较多，但其热黏冷脆、耐油酯性差的特性阻碍了其在水性封闭剂上的应用。水性聚氨酯(WPU)是由异氰酸酯、二元醇共聚而成的，能稳定分散在水中的高分子材料。由于水性聚氨酯漆膜是大分子多元醇软段和氨基甲酸酯硬段分别聚集排列的微相分离结构，该结构在耐热耐油和封闭性上具有天然优势，该所以随着WPU在木材涂装方面的应用拓展，其产量和消费得到的大幅度提升。阳离子WPU具有更好的渗透性和封闭性，所以阳离子WPU更适合作木器封闭剂和底漆使用。在木器用底漆方面，虽然已有些文献和专利报道，但是漆膜仍然表现出丰满度差，硬度低，耐水性和耐化学品性能差等缺点。CN102093533A公开了一种阳离子型水性聚氨酯木器封闭底漆，采用TDI、N220和MDEA为主要原料，但是采用N220为软段，合成WPU的硬度小，附着力差；并且单独使用MDEA扩链合成难度较高，生产风险大；另外，该方法制备的WPU的固含量较低，漆膜的填充性和手感方面有欠缺。五邑大学在文章《水性聚氨酯木器底漆的一种新配方》中仅仅提出了水性木器漆底漆用水性聚氨酯的助剂使用方法，并未提及该水性聚氨酯的制备工艺。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种水性聚氨酯木器底漆树脂及其制备方法，以解决现有水性聚氨酯木器底漆渗透性能、封闭性能、硬度、透明性、耐水性能和附着力缺陷以及合成难度高等技术问题。本专利技术提出的一种水性聚氨酯木器底漆树脂，其软段为对苯二甲酸酐聚酯二元醇，其硬段为二异氰酸酯和小分子扩链剂。本专利技术还提出的上述水性聚氨酯木器底漆树脂的制备方法，包括以下步骤：S1、将聚酯二元醇升温熔融，保温，接着真空脱水得到大分子聚酯二元醇A1；S2、将二异氰酸酯加入大分子聚酯二元醇A1中，升温，保温，降温后加入非亲水小分子扩链剂、阴离子型亲水扩链剂、交联剂和溶剂，再加入催化剂，升温，保温，得到预聚体A2；S3、将预聚体A2降温后，再滴加含阳离子型亲水扩链剂的溶液，升温，保温得到预聚体A3；S4、将预聚体A3进行中和后，再加水进行乳化分散，真空蒸馏得到水性聚氨酯木器底漆树脂。本专利技术中溶剂不参与聚合反应，且后期通过真空蒸馏除去，故无需对溶剂进行限定，即溶剂可将原料溶解即可。本领域技术人员往往采用丙酮作为本专利技术的溶剂。优选地，S1中，聚酯二元醇包括对苯二甲酸酐聚酯二元醇。优选地，S1中，聚酯二元醇还包括脂肪族聚酯二元醇。优选地，对苯二甲酸酐聚酯二醇的数均分子量为2000、2500或3200，优选为2000。优选地，脂肪族聚酯二元醇为聚己二酸-1,4-丁二醇酯二元醇、聚己二酸新戊二醇酯二元醇、聚碳酸酯二元醇或聚己内酯二元醇。优选地，脂肪族聚酯二元醇的数均分子量为1000。优选地，S1中，升温熔融的温度为80～130℃，保温时间为1～4h。优选地，S2中，将二异氰酸酯加入大分子聚酯二元醇A1中，升温至65～100℃，保温2～4h，降温至40～50℃，加入非亲水小分子扩链剂、阴离子型亲水扩链剂、交联剂和溶剂，再加入催化剂，升温至75～80℃，保温1～4h，得到预聚体A2。优选地，S2中，二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯中的一种或两种组合物。优选地，S2中，非亲水小分子扩链剂为1,4-丁二醇、一缩二乙二醇、新戊二醇或三甲基戊二醇。优选地，S2中，阴离子型亲水扩链剂为二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸。优选地，S2中，催化剂为辛酸亚锡和/或二月桂酸二丁基锡。优选地，S2中，交联剂为三羟甲基丙烷。优选地，S3中，将预聚体A2降温至30～40℃后，再滴加含阳离子型亲水扩链剂的溶液，滴加时间为0.5～1h，升温至55～65℃，保温0.5～1h得到预聚体A3。优选地，S3中，阳离子型亲水扩链剂为N-甲基二乙醇胺和二甲基乙醇胺的混合物。优选地，包括以下步骤：S1、按重量份将20～50份对苯二甲酸酐聚酯二元醇与0～26份脂肪族聚酯二元醇混合后，升温熔融，保温，接着真空脱水得到大分子聚酯二元醇A1；S2、将33～52份二异氰酸酯加入大分子聚酯二元醇A1中，升温，保温，降温后加入6～11份非亲水小分子扩链剂、0.1～0.5份阴离子型亲水扩链剂、2～3份交联剂和溶剂，再加入0.05～0.3份催化剂，升温，保温，得到预聚体A2；S3、将预聚体A2降温后，再滴加含4.5～7份阳离子型亲水扩链剂的溶液，升温，保温得到预聚体A3；S4、将预聚体A3中加入4.5～5.0份乙酸进行中和后，再加300～350份水进行乳化分散，真空脱除溶剂，得到水性聚氨酯木器底漆树脂。由于同等条件下对苯二甲酸酐聚酯二元醇合成的水性聚氨酯胶膜硬度较高，本专利技术采用高硬度的对苯二甲酸酐聚酯二元醇为软段，阴阳离子混合亲水扩链剂，分段逐步聚合的方式合成了硬度高，附着力强，封闭性好，抗渗油和抗色素渗出性能优越，耐水性好的水性聚氨酯木器底漆树脂。另外为了克服阳离子水性聚氨酯生产过程中容易暴聚凝胶的缺陷，本专利技术创造性地采用阴阳离子联用和两种阳离子亲水扩联剂联用的方法控制反应速度，并提高乳液的稳定性和固含量，即本专利技术的亲水扩链剂体系不但含有阴离子型亲水扩联剂，还含有两种阳离子型亲水扩链剂的混合体系。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1)本专利技术为一种高分子水分散体的交联型阳离子水性聚氨酯结构，乳液外观半透至透明，固含量可达34～36wt％，其乳液稳定性好，贮存时间长；所形成的漆膜具有硬度高，附着力强，封闭性好，抗渗油和抗色素渗出性能优越，耐水性好；2)本专利技术润湿性好，可直接对木器涂饰，不需要额外添加润湿剂，防止润湿剂对渗油性的影响；3)本专利技术成膜速度快，漆膜透明，铅笔硬度达H～2H，耐水48h无异常，附着力为0级；4)本专利技术渗透性强，抗渗油性好，漆膜表面与其他树脂相容性好；5)本专利技术制备方法工艺稳定，反应易于控制，生产风险小。附图说明图1为本专利技术提出的一种水性聚氨酯木器底漆树脂的制备方法的流程示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水性聚氨酯木器底漆树脂，其特征在于，其软段为对苯二甲酸酐聚酯二元醇，其硬段为二异氰酸酯和小分子扩链剂。

【技术特征摘要】
1.一种水性聚氨酯木器底漆树脂，其特征在于，其软段为对苯二甲酸酐聚酯二元醇，其硬段为二异氰酸酯和小分子扩链剂；所述水性聚氨酯木器底漆树脂的制备方法，包括以下步骤：S1、按重量份将20～50份对苯二甲酸酐聚酯二元醇与0～26份脂肪族聚酯二元醇混合后，升温熔融，接着真空脱水得到大分子聚酯二元醇A1；S2、将33～52份二异氰酸酯加入大分子聚酯二元醇A1中，升温至95～100℃，保温2～4h，降温至40～50℃，加入6～11份非亲水小分子扩链剂、0.1～0.5份阴离子型亲水扩链剂、2～3份交联剂和溶剂，再加入0.05～0.3份催化剂，升温至78～80℃，保温1～4h，得到预聚体A2；S3、将预聚体A2降温至30～40℃后，再滴加含4.5～7份阳离子型亲水扩链剂的溶液，滴加时间为0.5～1h，升温至58～65℃，保温0.5～1h得到预聚体A3；S4、将预聚体A3中加入4.5～5.0份乙酸进行中和后，再加300～350份水进行乳化分散，真空脱除溶剂，得到水性聚氨酯木器底漆树脂；S1中，对苯二甲酸酐聚酯二醇的数均分子量为2000、2500或3200；非亲水小分子扩链剂为一缩二乙二醇、新戊二醇或三甲基戊二...

【专利技术属性】
技术研发人员：王继印，陶灿，徐杰，
申请(专利权)人：合肥思敬齐化工材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34