一种用于木器漆的阴离子水性聚氨酯树脂及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种用于木器漆的阴离子水性聚氨酯树脂及其制备方法，包括以下原料组分及重量份：多元醇30～40份；多异氰酸酯40～60份；第一扩链剂3～6份；第二扩链剂6～10份；第三扩链3～5份；偶联剂0.1～1份；成盐剂2～5份。本发明专利技术获得阴离子水性聚氨酯树脂制成的水性木器漆具有优良的硬度、耐醇性和耐水性，硬度可达3H，耐醇性达到用50％的乙醇溶液滴在漆膜上2小时无异常，耐水性达到用水滴在漆膜上48小时无异常，远远超越国家标准。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高分子聚合物领域，具体公开了一种用于木器漆的阴离子水性聚氨酯树脂及其制备方法。
技术介绍
水性聚氨酯树脂是以水为分散介质，在加工过程中无需有机溶剂，而且产品体系中不含有有毒的NCO基团，避免了对环境的污染和对操作人员的健康危害。水性聚氨酯树脂广泛应用到木器漆领域，水性木器漆具有不含甲醛、不含游离的TDI、不含苯类等有害溶剂，无毒环保的优点。并且由于水性木器漆主要溶剂为水，以水作为稀释剂，属无味涂料，在环境污染及涂装人员的伤害两方面均低于溶剂型涂料，所以水性漆越来越受欢迎。但是单组分水性聚氨酯制备的木器漆存在硬度低，耐水性和耐醇性较差的问题，水性木器漆的产品质量不佳。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种用于木器漆的阴离子水性聚氨酯树脂及其制备方法，由该水性聚氨酯树脂制备的木器漆具有优良的耐水性、耐醇性以及硬度高的优点。为了实现以上目的及其他目的，本专利技术是通过包括以下技术方案实现的：一种阴离子水性聚氨酯树脂，包括以下原料组分及重量份：优选地，所述多元醇为24～27份。优选地，所述多异氰酸酯为45～50份。优选地，所述第一扩链剂为4～5份。优选地，所述第二扩链剂为8～9份。优选地，所述偶联剂为0.5～0.7份。优选地，所述成盐剂为3～4份。优选地，所述多元醇选自聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚四氢呋喃醚多元醇、聚环氧乙烷多元醇、聚环氧丙烷多元醇和端羟基聚丁二烯和聚硅氧烷多元醇和聚酯醚多元醇中的一种或多种。更优选地，所述聚碳酸酯多元醇通过碳酸衍生物与1,4-环己烷二甲醇的双官能醇反应而获得，所述聚碳酸酯多元醇的分子量为800-1200。优选地，所述偶联剂为硅氧烷偶联剂。更优选地，所述偶联剂选自型号KH550、KH560、KH570、KH602中的任意一种或多种，其中，进一步优选的偶联剂型号为KH560。优选地，所述多异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、萘-1,5-二异氰酸酯、多亚甲基多苯基异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯中的任意一种或多种。优选地，所述第一扩链剂选自二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、二羟甲基戊酸和二羟甲基辛酸中的任意一种或多种。优选地，所述第二扩链剂选自乙二醇、一缩二乙二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、二甘醇、甘油、山梨醇、三羟甲基丙烷和二羟甲基环己烷中的任意一种或多种。优选地，所述第三扩链剂选自乙二胺、异佛尔酮二胺、1,6-己二胺、1,3-环己二甲胺和间苯二甲胺中的任意一种或多种。优选地，所述成盐剂为三乙胺。本专利技术还公开了一种制备如上述的阴离子水性聚氨酯树脂的方法，包括以下步骤：所述多元醇和所述多异氰酸酯在85～95℃下反应2～3h；再加入所述第一扩链剂和所述第二扩链剂在75～85℃下反应5～8h；降温至0～5℃加入偶联剂，再加入成盐剂中和；加水后再加入所述第三扩链剂，减压蒸馏，获得阴离子水性聚氨酯树脂。优选地，加入所述第一扩链剂和所述第二扩链剂的同时加入丙酮。丙酮的作用为调整反应溶液的粘度。丙酮的添加量可根据反应需要酌情添加。所述丙酮在减压蒸馏阶段被蒸馏除去。本专利技术还公开了一种如上述阴离子水性聚氨酯树脂在木器漆中的用途。优选地，所述用途将所述阴离子水性聚氨酯树脂经增稠、润湿、消泡处理后，获得木器漆。上述所述增稠、润湿、消泡处理步骤均采用现有技术中常用方式进行。综上所述，本专利技术提供一种用于木器漆的水性聚氨酯树脂及其制备方法，其有益效果为：本专利技术在水性聚氨酯制备过程中加入硅氧烷偶联剂和聚碳酸酯多元醇，含有环氧基团的硅氧烷偶联剂使得水性聚氨酯树脂的制品具有高硬度、优良的柔韧性、耐溶剂性，硅氧烷偶联剂水解后形成硅醇，硅醇缩合后形成网状交联结构，大大提高制品的耐水性和耐溶剂性。聚碳酸酯多元醇是一种分子内有多个碳酸酯基、分子两端带有羟基的聚合物，聚碳酸酯多元醇通过碳酸衍生物与1,4-环己烷二甲醇的双官能醇反应而获得，碳酸酯多元醇带有环状刚性结构，本专利技术获得水性聚氨酯具有非常高的玻璃化温度、硬度和优异的柔韧性。将本专利技术获得阴离子水性聚氨酯树脂经增稠、润湿、消泡处理制成的水性木器漆具有优良的硬度、耐醇性和耐水性，硬度可达3H，耐醇性达到50％的乙醇溶液滴在漆膜上2小时无异常，耐水性达到用水滴在漆膜上48小时无异常，远远超越国家标准。具体实施方式下面结合实施例进一步阐述本专利技术。应理解，实施例仅用于说明本专利技术，而非限制本专利技术的范围。实施例1将170g聚碳酸酯二元醇(分子量为900)加入三口烧瓶中，加热至100℃脱水一小时，然后降温至50℃，加入220g的甲苯二异氰酸酯，升温至90℃保温反应2小时，两小时测定NCO含量，达到理论值后降温至50℃，加入18g的二羟甲基丙酸和45g的1,4-丁二醇和少量丙酮调整粘度，升温至80℃反应6小时，反应结束测定NCO含量，然后降温至0℃加入12g偶联剂KH560，加入13.56g的三乙胺进行中和，中和1分钟后，高速剪切下加入去离子水，分散2分钟，然后缓慢加入用冰水稀释的22g的异佛尔酮二胺，减压蒸馏除去体系中的丙酮，即得到样品1。实施例2将160g聚碳酸酯二元醇(分子量为900)加入三口烧瓶中，加热至105℃脱水一小时，然后降温至50℃，加入242g的异佛尔酮二异氰酸酯，升温至90℃保温反应2小时，两小时测定NCO含量，达到理论值后降温至50℃，加入15g的二羟甲基丙酸和38g的1,4-丁二醇和少量丙酮调整粘度，升温至80℃反应8小时，反应结束测定NCO含量，然后降温至0℃加入11g偶联剂KH560，加入11.3g的三乙胺进行中和，中和1分钟后，高速剪切下加入去离子水，分散2分钟，然后缓慢加入用冰水稀释的18g的异佛尔酮二胺，减压蒸馏除去体系中的丙酮，即得到样品2。实施例3将152g聚碳酸酯二元醇(分子量为900)加入三口烧瓶中，加热至100℃脱水一小时，然后降温至50℃，加入214g的甲苯二异氰酸酯，升温至90℃保温反应2小时，两小时测定NCO含量，达到理论值后降温至50℃，加入22g的二羟甲基丙酸和39g的1,6-己二醇和少量丙酮调整粘度，升温至80℃反应6小时，反应结束测定NCO含量，然后降温至0℃加入10g偶联剂KH560，加入16.58g的三乙胺进行中和，中和1分钟后，高速剪切下加入去离子水，分散2分钟，然后缓慢加入用冰水稀释的15g的乙二胺，减压蒸馏除去体系中的丙酮，即得到样品3。实施例4将198g聚碳酸酯二元醇(分子量为900)加入三口烧瓶中，加热至110℃脱水一小时，然后降温至50℃，加入285g的4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯，升温至90℃保温反应2小时，两小时测定NCO含量，达到理论值后降温至50℃，加入15g的二羟甲基丙酸和34g的1,4-丁二醇和少量丙酮调整粘度，升温至80℃反应8小时，反应结束测定NCO含量，然后降温至0℃加入15g偶联剂KH560，加入10.8g的三乙胺进行中和，中和1分钟后，高速剪切下加入去离子水，分散2分钟，然后缓慢加入用冰水稀释的16g的1,3-环己二甲胺，减压蒸馏除去体系中的丙酮，即得到样品4。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阴离子水性聚氨酯树脂，其特征在于：包括以下原料组分及重量份：

【技术特征摘要】
1.一种阴离子水性聚氨酯树脂，其特征在于：包括以下原料组分及重量份：2.如权利要求1所述的阴离子水性聚氨酯树脂，其特征在于：所述多元醇选自聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚四氢呋喃醚多元醇、聚环氧乙烷多元醇、聚环氧丙烷多元醇和端羟基聚丁二烯和聚硅氧烷多元醇和聚酯醚多元醇中的任意一种或多种。3.如权利要求2所述的阴离子水性聚氨酯树脂，其特征在于：所述聚碳酸酯多元醇通过碳酸衍生物与1,4-环己烷二甲醇反应而获得。4.如权利要求1所述的阴离子水性聚氨酯树脂，其特征在于：所述偶联剂为硅氧烷偶联剂。5.如权利要求1所述的阴离子水性聚氨酯树脂，其特征在于：所述多异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、萘-1,5-二异氰酸酯、多亚甲基多苯基异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯中的任意一种或多种。6.如权利要求1所述的阴离子水性聚氨酯树脂，其特征在于：所述第一扩链剂选自二...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪飞，戴家兵，李维虎，赵曦，赵春娥，花亮亮，
申请(专利权)人：合肥科天水性科技有限责任公司，兰州科天水性高分子材料有限公司，兰州科天水性科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34