一种二氧化碳基水性聚氨酯、制备方法及涂料技术

本发明专利技术公开一种二氧化碳基水性聚氨酯、制备方法及涂料，属于涂料技术领域。该二氧化碳基水性聚氨酯结构式如式(Ⅰ)或式(Ⅱ)所示。本发明专利技术还提供式(Ⅰ)或式(Ⅱ)结构的二氧化碳基水性聚氨酯的制备方法，该方法是将二氧化碳基二元醇、聚酯或聚醚二元醇、二异氰酸酯及羧酸类亲水扩链剂或胺类亲水扩链剂搅拌反应，得到末端带有NCO的聚氨酯预聚物；然后向末端带有NCO的聚氨酯预聚物中加入碱性或酸性中和剂搅拌，得到水性聚氨酯预聚物；最后向水性聚氨酯预聚物中加入多元胺扩链剂，得到二氧化碳基水性聚氨酯。本发明专利技术还提供一种二氧化碳基水性聚氨酯涂料，该涂料具有良好的耐水解、耐氧化及机械性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于涂料
，具体涉及一种二氧化碳基水性聚氨酯、制备方法及涂 料。
技术介绍
得益于聚氨酯涂膜良好的耐磨性、耐腐蚀性、耐化学品性以及优异的机械性能，聚 氨酯涂料被广泛用于家居涂装、金属防腐、汽车涂装、地板漆、路标漆等。然而，市面上的产 品大多为溶剂型聚氨酯，其较高易挥发溶剂含量的缺点限制了它的使用，更在某种程度上 激发了水性聚氨酯的发展。 相比于溶剂型涂料，水性聚氨酯以无毒无污染的水为分散介质，具有毒性小、不易 燃烧、低污染性、节能、安全等优点的同时，还将聚氨酯涂料机械性能好、附着力强、耐磨性 好等特性与水性涂料低易挥发溶剂的优点相结合，具有广阔的应用前景。 然而，普通水性聚氨酯所用的低聚物多元醇主要为聚酯型和聚醚型，聚酯型低聚 物多元醇具有耐水解性差的缺点，聚醚型具有耐氧化及机械性能差的缺点，而二氧化碳基 聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯兼具耐水解、耐氧化及较好的机械性能，具有替代传统聚氨酯 的潜质。公开号为CN 103044650A的中国专利中所提及的二氧化碳基水性聚氨酯以丙酮法 制备，因此造成了有机溶剂的大量消耗，由此带来的溶剂、耗能大大增加了水性聚氨酯制备 过程的成本及污染，不利于工业化大生产。另外，丙酮法不利于交联结构聚氨酯的生成，在 某种程度上限制了它的发展。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有的二氧化碳基水性聚氨酯制备过程的溶剂使用量 大且很难制备交联结构的二氧化碳基水性聚氨酯的问题，而提供一种二氧化碳基水性聚氨 酯、制备方法及涂料。 本专利技术首先提供一种二氧化碳基水性聚氨酯，结构式如式(I)所示： 其中，1111，111，112，113，114，115，116均为聚合度，5<1]11<40，10<111<100,5<112<15,5<113 < 30，5 < Π 4 < 30，13 < n5 < 40，9 < n6 < 27; R3 为(? 或 H2C-CH2; R4"順4 或 Na。 本专利技术还提供式(I)结构的二氧化碳基水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤： 步骤一:将二氧化碳基二元醇、聚酯或聚醚二元醇、二异氰酸酯和羧酸类亲水扩链 剂搅拌反应，得到末端带有NC0的聚氨酯预聚物； 步骤二：向步骤一得到的末端带有NC0的聚氨酯预聚物中加入碱性中和剂搅拌，得 到水性聚氨酯预聚物； 步骤三：向步骤二得到的水性聚氨酯预聚物中加入多元胺扩链剂，得到二氧化碳 基水性聚氨酯。 优选的是，所述的聚酯二元醇包括聚己内酯二元醇或聚己二酸丁二醇酯二元醇。 优选的是，所述的聚醚二元醇包括聚丙二醇或聚四氢呋喃二元醇。 优选的是，所述的二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、1，6_己二异氰酸酯或二环 己基甲烷二异氰酸酯。 优选的是，所述的羧酸类亲水扩链剂为2,2_二羟甲基丙酸，碱类中和剂为三乙胺、 氨水或氢氧化钠。 优选的是，所述的多元胺扩链剂为乙二胺、1，3_丙二胺、1，4_ 丁二胺、二乙烯三胺、 二缩三乙烯四胺或三缩四乙烯五胺。 本专利技术还提供一种二氧化碳基水性聚氨酯，结构式如式（Π )所示： / 其中，1111，111，112，113，114，115，116均为聚合度，5<1]11<40，10<111<100,5<112<15,5<113 < 30，5 < Π 4 < 30，13 < n5 < 40，9 < n6 < 27; R5 为 C] 本专利技术还提供了式（Π )结构的二氧化碳基水性聚氨酯的制备方法，包括以下步 骤： 步骤一:将二氧化碳基二元醇、聚酯或聚醚二元醇、二异氰酸酯及胺类亲水扩链剂 搅拌反应，得到末端带有NC0的聚氨酯预聚物；步骤二：向步骤一得到的末端带有NC0的聚氨酯预聚物中加入酸性中和剂搅拌，得 到水性聚氨酯预聚物； 步骤三：向步骤二得到的水性聚氨酯预聚物中加入多元胺扩链剂，得到二氧化碳 基水性聚氨酯。 优选的是，所述的聚酯二元醇包括聚己内酯二元醇或聚己二酸丁二醇酯二元醇。 优选的是，所述的聚醚二元醇包括聚丙二醇或聚四氢呋喃二元醇。 优选的是，所述的二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、1，6_己二异氰酸酯或二环 己基甲烷二异氰酸酯。 优选的是，所述的胺类亲水扩链剂为Ν-甲基二乙醇胺，酸类中和剂为盐酸、三氟乙 酸或乙酸。优选的是，所述的多元胺扩链剂为乙二胺、丙二胺、丁二胺、二乙烯三胺、二缩三乙 烯四胺或三缩四乙烯五胺。本专利技术还提供一种二氧化碳基水性聚氨酯涂料，按照重量份数计，包括如下组分： 二氧化碳基水性聚氨酯 70~90份 水性增稠剂 0.6~1.9份 水性流平剂 0。1~(13份 水性消泡剂 0.1~0.5份 水性助溶剂 份 水性润湿剂 0.2~0.6份 水性周化剤 2~6份 所述的二氧化碳基水性聚氨酯的结构式如式(I)或式（Π )所示： 其中，1111，111，112，113，114，115，116均为聚合度，5<1]11<40，10<111<100,5<112<15,5<113 < 30，5 < Π 4 < 30，13 < Π 5 < 40，9 < Π 6 < 27; R3 为 CH2 或 H2C-CH2; 本专利技术的有益效果 本专利技术首先提供一种二氧化碳基水性聚氨酯，结构式如式（I)或式（Π )所示，该二 氧化碳基水性聚氨酯是以二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)二元醇为原料制备而得到的，因此该 水性聚氨酯具有良好的耐水解、耐氧化及机械性能，同时所用到的二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)二元醇以二氧化碳为原料，在减少二氧化碳排放的同时，降低了对传统化石资源的依 赖。 本专利技术还提供式（I)或式（Π )结构的二氧化碳基水性聚氨酯的制备方法，该方法 是将二氧化碳基二元醇、聚酯或聚醚二元醇、二异氰酸酯及羧酸类亲水扩链剂或胺类亲水 扩链剂搅拌反应，得到末端带有NC0的聚氨酯预聚物;然后向末端带有NC0的聚氨酯预聚物 中加入碱性中和剂或酸性中和剂搅拌，得到水性聚氨酯预聚物;最后向水性聚氨酯预聚物 中加入多元胺扩链剂，得到二氧化碳基水性聚氨酯。本专利技术的制备方法简单、原料易得，制 备过程中有效降低了有机溶剂的使用，使制备过程更为环保，降低了耗能及成本。与此同 时，得益于扩链步骤在水中进行，我们实现了多官能度扩链剂的使用，制备出了具有交联结 构的二氧化碳基水性聚氨酯。 本专利技术还提供一种二氧化碳基水性聚氨酯涂料，由于该涂料主要组分为二氧化碳 基水性聚氨酯，因此该涂料具有良好的耐水解、耐氧化及机械性能。【附图说明】 图1为本专利技术式(I)结构的一种二氧化碳基水性聚氨酯的红外光谱图； 图2为本专利技术式（Π )结构的二氧化碳基水性聚氨酯的红外光谱图； 图3为本专利技术式(I)结构的一种二氧化碳基水性聚氨酯的核磁氢谱图； 图4为本专利技术式（Π )结构的二氧化碳基水性聚氨酯的核磁氢谱图。【具体实施方式】 本专利技术首先提供一种二氧化碳基水性聚氨酯，结构式如式(I)所示：j 7. 其中，1111，111，112，113，114，115，116均为聚合度，5<1]11<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二氧化碳基水性聚氨酯，其特征在于，结构式如式(Ⅰ)所示：式(Ⅰ)中，R为R1为R2为与与与与其中，m1,n1,n2,n3,n4,n5,n6均为聚合度，5≤m1≤40，10≤n1≤100，5≤n2≤15，5≤n3≤30，5≤n4≤30，13≤n5≤40，9≤n6≤27；R3为CH2或H2C‑CH2；R4为NH4或Na。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汪金，张红明，苗宇阳，乔立军，王献红，王佛松，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22