本发明专利技术公开了属于水性功能高分子乳液技术领域的一种可交联网状结构聚氨酯乳液及其制备方法。按重量份数计，包括以下组分：羟基改性剂1‑10份；多元醇10‑50份；异氰酸酯10‑40份、扩链剂3‑25份、成盐剂0.5‑1份、催化剂0.01‑0.3份、溶剂5‑15份、去离子水50‑90份。本发明专利技术制备得到的水性聚氨酯乳液具有高分子量、低粘度的特点，对基材具有很好的附着力，且固化点多，形成的交联结构致密可靠，使其涂层的耐候性、耐热性、耐水解性、耐溶剂性、耐酸碱性、力学性能等均有显著提高，可广泛应用于汽车、木器、皮革等高端领域。
【技术实现步骤摘要】
一种可交联网状结构聚氨酯乳液及其制备方法
本专利技术属于水性功能高分子乳液
，特别涉及一种可交联网状结构聚氨酯乳液及其制备方法。
技术介绍
目前，由于环境污染及国家政策的促进作用，水性涂料的技术发展及产品应用进展迅速。水性聚氨酯乳液作为其中的一大类，是目前的研究热点之一，其乳液性能已经可以跟油性乳液媲美。但单组份的水性聚氨酯乳液由于结构单一，且有大量的亲水基团存在，严重影响其耐水解及耐酸碱等的性能，大大限制了其应用范围。而双组分水性树脂由于其优异的耐水解、耐溶剂、耐候等性能被广泛应用于汽车、木器、皮革等高端领域。但双组分水性树脂的与溶剂型树脂相比，仍存在着干燥速度慢、羟基含量低，粘度大，交联度有限等问题。而目前的羟基聚氨酯乳液的技术发展，受限于聚氨酯合成中的分子量、羟基含量及粘度的相互制约中。专利CN202010465936.7利用简单的多元醇及小分子醇与异氰酸酯反应，最后羟基单体封端；得到的含羟基的聚氨酯乳液要想有合适的羟基含量，必然分子量不会很高，否则乳液粘度增大会严重影响反应过程及后续产品工序。还有专利CN202010877610.5、CN201610350553.9等，通过后配方的调整来改善这一情况，但有一定的局限性，对最终产品性能虽有所提高，但很难实现本质的突破。
技术实现思路
针对目前双组份水性聚氨酯中多羟基组分分子量低，羟基含量不高的主要问题，本专利技术的目的在于提供一种可交联网状结构聚氨酯乳液及其制备方法，具体技术方案如下：本专利技术第一方面提供一种可交联网状结构聚氨酯乳液，按重量份数计，包括以下组分：优选地，包括以下组分：进一步地，可交联网状结构聚氨酯乳液中，所述羟基改性剂的分子量为400-5000，优选为400-4000，进一步优选为500-3000；羟值为50-300mgKOH/g，优选为50-250mgKOH/g，进一步优选为100-250mgKOH/g；所述羟基改性剂结构如式1所示：式1中，A为异氰酸酯，B为多羟基化合物；C为乙醇胺类化合物；所述异氰酸酯在羟基改性剂中的重量百分数为40-95％，多羟基化合物在羟基改性剂中的重量百分数5-60％，乙醇胺类化合物在羟基改性剂中的重量百分数为5-60％；其中，A、B和C的重量百分数之和为100％。式1中，所述多羟基化合物为三羟甲基丙烷、季戊四醇、丙三醇、乙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、二乙二醇、二丙二醇、三乙二醇、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺以及分子量在100-1000的聚乙二醇、聚乙醇胺、聚二乙醇胺、聚三乙醇胺中的任意一种或多种。式1中，所述乙醇胺类化合物带有活波氢及羟基官能团，具体为乙醇胺、二乙醇胺中的任意一种或多种。进一步地，所述可交联网状结构聚氨酯乳液中的异氰酸酯或羟基改性剂中A表示的异氰酸酯独立地选自甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、对苯二异氰酸酯(PPDI)、二甲基联苯二异氰酸酯(TODI)、1,6-六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、1,4-环己烷二异氰酸酯(CHDI)、二环已基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)、四甲基苯二甲基二异氰酸酯及其二聚体或三聚体中的任意一种或多种；进一步地，可交联网状结构聚氨酯乳液中，所述多元醇选自聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚丙烯酸酯多元醇、聚丁二烯多元醇、聚环氧烷烃多元醇或其改性化合物中的任意一种或多种。其中的改性化合物为丙烯酸改性化合物、环氧改性化合物、硅烷改性化合物或氟化物改性化合物。具体地，所述多元醇为聚对苯二甲酸乙二醇酯多元醇、聚对苯二甲酸丁二醇酯多元醇、聚己二酸乙二醇酯多元醇、聚对苯二甲酸己二醇酯多元醇、聚环氧乙烷多元醇、聚四氢呋喃醚多元醇、聚环氧丙烷多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚己内酯多元醇中的一种或多种；所述多元醇的分子量为500-5000，优选为1000-4000，进一步优选为2000-4000。进一步地，可交联网状结构聚氨酯乳液中，所述扩链剂为亲水性扩链剂、醇类扩链剂或胺类扩链剂中的任意一种或多种；具体地，所述亲水性扩链剂为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、非离子二元醇、乙二胺基乙磺酸钠、1,4-丁二醇-2-磺酸钠中的一种或多种；所述醇类扩链剂为三羟甲基丙烷、季戊四醇、丙三醇、乙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、二乙二醇、二丙二醇、三乙二醇中的一种或多种；所述胺类扩链剂为乙二胺、氨水、异佛尔酮二胺、水合肼、二乙烯三胺、三乙烯四胺中的一种或多种。进一步地，可交联网状结构聚氨酯乳液中，所述成盐剂选自三乙胺、氢氧化钾、氢氧化钠、氨水、N,N二甲基乙酰胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、三乙醇胺中的任意一种或多种。进一步地，可交联网状结构聚氨酯乳液中，所述催化剂为辛酸亚锡和/或二丁基二月桂酸锡。进一步地，可交联网状结构聚氨酯乳液中，所述溶剂包括丙酮、N，N二甲基甲酰胺、N，N二甲基乙酰胺、丁酮、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯中的任意一种或多种。其中，溶剂用量为参与反应化合物总质量的1-30％。本专利技术提供的可交联网状结构聚氨酯乳液结构如式2所示，式2中带有羟基的支链可与其他支链相互反应形成网状的交联结构。本专利技术第二方面提供所述可交联网状结构聚氨酯乳液的制备方法，包括以下步骤：(1)将异氰酸酯、多元醇在60-100℃下反应2-4小时；(2)加入扩链剂、羟基改性剂、催化剂及溶剂，在50-90℃下反应3-5小时，得到预聚体；(3)降温至30-50℃，加入成盐剂及溶剂，搅拌30-60分钟；(4)降温至10-30℃，加入适量去离子水，同时高速搅拌分散30-60分钟，得到水性聚氨酯乳液。优选地，所述可交联网状结构聚氨酯乳液的制备方法包括以下步骤：(1)将异氰酸酯、多元醇在60-100℃下反应2-4小时；(2)加入亲水性扩链剂、醇类扩链剂、羟基改性剂、催化剂及溶剂，在50-90℃下反应3-5小时，得到预聚体；(3)降温至30-50℃，加入成盐剂及溶剂，搅拌30-60分钟；(4)降温至10-30℃，加入适量去离子水，同时高速搅拌分散30-60分钟，得到水性聚氨酯乳液。进一步的优选地，上述两种方法步骤(4)加入去离子水并高速搅拌分散后，还可以加入胺类扩链剂，进一步扩链，得到水性聚氨酯乳液。本专利技术提供的所述可交联网状结构聚氨酯乳液为水性聚氨酯乳液，分子量为2-25万，优选为5-20万，进一步优选为5-15万；乳液固含量为10-50％，优选为10-45％，进一步优选为15-40％。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术通过引入羟基改性剂，引入大量可交联的羟基基团，庞大的结构特性可以阻止分子链之间的相互缠绕及相互作用，大大降低了分散体粘度，有利于高固含量分散体的制备；此外，多固化点的结构可使最终产品的性能得到更大程度的提高。(2)本专利技术中通过反应单体及合成结构设计的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可交联网状结构聚氨酯乳液，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：/n
【技术特征摘要】
1.一种可交联网状结构聚氨酯乳液，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：
2.根据权利要求1所述的可交联网状结构聚氨酯乳液，其特征在于，所述羟基改性剂结构如式1所示：
式1中，A为异氰酸酯，B为多羟基化合物；C为乙醇胺类化合物；所述异氰酸酯在羟基改性剂中的重量百分数为40-95％，多羟基化合物在羟基改性剂中的重量百分数5-60％，乙醇胺类化合物在羟基改性剂中的重量百分数为5-60％；其中，A、B和C的重量百分数之和为100％。
3.根据权利要求2所述的可交联网状结构聚氨酯乳液，其特征在于，所述多羟基化合物为三羟甲基丙烷、季戊四醇、丙三醇、乙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、二乙二醇、二丙二醇、三乙二醇、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺以及分子量为100-1000的聚乙二醇、聚乙醇胺、聚二乙醇胺、聚三乙醇胺中的任意一种或多种；
和/或，所述乙醇胺类化合物含有活波氢及羟基官能团。
4.根据权利要求1或2所述的可交联网状结构聚氨酯乳液，其特征在于，所述异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、二甲基联苯二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、二环已基甲烷二异氰酸酯、四甲基苯二甲基二异氰酸酯及其二聚体或三聚体中的任意一种或多种；
和/或，所述羟基改性剂的数均分子量为400-5000，羟值为50-300mgKOH/g。
5.根据权利要求1所述的可交联网状结构聚氨酯乳液，其特征在于，所述多元醇选自聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚丙烯酸酯多元醇、聚丁二烯多元醇、聚环氧烷烃多元醇或其改性化合物中的任意一种或多种；
和/或，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：张建森，罗楠，张冬海，张小宸，张玲，
申请(专利权)人：优美特北京环境材料科技股份公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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