本发明专利技术公开了一种抗刮伤和湿态附着力高的水性聚氨酯分散体及其应用。所述水性聚氨酯分散体由反应性偶联剂、聚合物多元醇、多异氰酸酯、亲水扩链剂、中和剂和多元胺制备得到。本发明专利技术选择反应性偶联剂加入原料体系，制备得到的水性聚氨酯分散体涂于金属、玻璃、玻璃纤维、水泥基材、氧化镁、陶瓷或石材，可以明显改善涂层表面抗刮伤能力和对基材的附着力，特别是潮湿环境下对基材的附着力，有效地弥补了现有涂料技术的不足。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于涂料
，涉及一种抗刮伤和湿态附着力高的水 性聚氨酯分散体及其应用。
技术介绍
水性聚氨酯以水作分散介质，具有环保无毒特性，在涂料、胶粘 剂和密封胶方面具有广泛的应用。但是未改性的水性聚氨酯分子结构 中含有强极性的氨基甲酸酯基和亲水离子基团，耐水和耐溶剂性能 差，并且会因此而降低涂层的表面硬度和对基材的附着力，在具体应 用过程中，都必须对水性聚氨酯进行改性。偶联剂分子结构中含有不同功能基团，可以将聚合物分子链与基 材偶联起来，如硅垸偶联剂的烷氧基团可以水解并产生交联，提高水 性聚氨酯耐溶剂性能。美国专利US6077901-A、世界专利WO200059975-A和中国专利申 请CN101020738A采用含单个胺基的硅氧垸改性水性聚氨酯，用于涂 料、胶粘剂和密封胶，提高耐水和耐溶剂性能；但含单个胺基硅氧垸 对聚氨酯预聚物末端封端，制备水性聚氨酯分子量低，硬度低，干燥 后表面有发粘现象，要经过长时间交联反应才能达到一定的力学强 度、较好的耐水和耐溶剂性能，采用多元胺偶联剂可以克服这个缺点。日本专利JP2006104226-A采用多胺有机硅氧烷改性水性聚氨酯， 将硅氧垸基团接枝到水性聚氨酯链上，用于胶粘剂领域，提高了机械强度、耐水性和耐溶剂性能，但硅氧烷基团活动能力受到限制，提高 水性聚氨酯对基材粘结的能力有限，特别是对基材湿态粘接力不佳。专利W0200191923 -A采用多胺基钛酸酯改性水性聚氨酯，提高 了水性聚氨酯对基材的粘结力，同样该专利涉及的领域只是胶粘剂和 密封胶，没有也未能涉及对抗刮伤、湿态附着力要求较高的涂料领域， 未获得水性聚氨酯用作涂料所必须具备的高抗刮伤性和湿态附着力。中国专利申请CN1554688A采用多胺硅烷偶联剂和无机硅酸盐复 合改性水性聚氨酯，其特征是依靠多胺硅垸偶联剂的扩链作用和偶联 作用提高了水性聚氨酯机械强度和耐水性，但该技术只限于聚醚体 系，更具体地说是聚丙二醇醚体系，由于聚醚结构玻璃化转变温度低 和亲水性强，因此所制备的水性聚氨酯特别柔软和潮湿环境下附着力 特别低。中国专利CN1854165A采用多元胺硅垸偶联剂如N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅垸和N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅垸改性聚 醚型水性聚氨酯，多胺有机硅偶联剂提高了耐水性，但是聚醚链段本 身亲水强，即使用多胺有机硅偶联剂改性，水性聚氨酯的耐水性提高 幅度有限；其次，该专利采用的聚醚链段玻璃化转变温度低，所制备 的水性聚氨酯断裂伸长率大于500%，成膜物特别柔软，只能用作胶 粘剂，不能用作涂料。总之，现有专利单独采用单胺或多胺有机硅偶联剂改性水性聚氨 酯，存在以下问题(1)室温固化时间很长，通常需要7天以上；(2) 不能同时改善水性聚氨酯的抗刮伤性、耐水性和湿态附着力；(3)采用上述硅烷偶联剂改性的水性聚氨酯因为存在性能缺陷，主要用于 胶粘剂领域，未能用于对性能要求很高的涂料领域。在涂料领域，中国专利CN1948200A公开了水性彩色透明玻璃漆的制作，主要采用水 性硅丙树脂、水性氨基树脂和硅烷偶联剂，但是采用该技术，涂层要 在120 15(TC高温下才能固化。随着社会进步和科学技术的不断发展，涂料的应用也越来越广 泛，对于涂料的要求也是越来越高，包括对涂料的耐水性、耐溶剂性、 表面抗刮伤能力和湿态附着力的要求，同时固化时间的縮短也是开拓 涂料应用技术需要解决的一个重要问题。目前尚未见到上述综合性能 得到明显提高的相关技术报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种水性聚氨酯分散体及其应用，将反应性 偶联剂在水性聚氨酯制备过程中和/或后加入，使水性聚氨酯分子主 链或支链带有偶联剂基团，意外地提高了水性聚氨酯表面抗刮伤性和 湿态附着力，克服现有水性聚氨酯改性技术的不足以及作为涂料应用 的水性聚氨酯产品的性能缺陷。本专利技术的另一个目的是提供所述水性聚氨酯分散体作为水性涂 料在金属、玻璃、玻璃纤维、水泥基材、氧化镁、陶瓷或石材材料上 的应用。本专利技术的技术方案如下提供一种抗刮伤和湿态附着力高的水性聚氨酯分散体，由下述组分反应制得(a) 反应性偶联剂；(b) 多元醇；(C)两个或两个以上能与一NCO基反应的基团和一个或一个以 上离子或潜在离子基团的有机物；(d) 聚合物多元醇；(e) 多异氰酸酯； ①中和剂；(g) 水；(h) 多元胺。本专利技术通过大量试验总结得到选择反应性偶联剂加入制备水性 聚氨酯的原料体系可明显改善水性聚氨酯抗刮伤性和湿态附着力，所 述制备水性聚氨酯的原料体系包括现有的原料体系。作为优选的方案，本专利技术所述水性聚氨酯分散体可以由以下组分反应制得(a) 反应性偶联剂；(b) 分子量62 400，官能度2 6的多元醇；(c) 含两个羟基或胺基和一个羧基或磺酸基的有机物；(d) 平均分子量300 6000，官能度1.5 4的聚合物多元醇；(e) 分子量168 1000，官能度1.5 4的多异氰酸酯；(f) 中和剂；(g) 水；(h) 分子量60 500，任何含2个或2个以上伯胺和/或仲胺基团的化合物。更为优选的原料组合为 0)反应性偶联剂；(b) 分子量62 300，官能度2 3的多元醇；(c) 含两个羟基或胺基和一个羧基或磺酸基的有机物；(d) 平均分子量700 3000，官能度2 3的聚酯多元醇、聚醚多 元醇或它们任意比例的混和物；(e) 分子量在168 800，官能度2 3的多异氰酸酯；(f) 金属氢氧化物、碱金属碳酸盐、碱金属碳酸氢盐、氨水和/或 叔胺；(g) 水；(h) 平均分子量在60 300之间，任何含2个或2个以上伯胺和 /或仲胺基团的化合物。本专利技术提供了下述原料组合，可以获得性能优良的水性聚氨酯分 散体(a) —种反应性偶联剂或多种反应性偶联剂组合物；(b) 分子量62 300，官能度2 3的多元醇；(c) 含两个羟基或胺基和一个羧基或磺酸基的有机物；(d) 平均分子量700 3000，官能度2 3，含环状结构的的聚酯 多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚醚多元醇以及它们任意比例的混和物；(e) 分子量在168 800，官能度2 3的多异氰酸酯；(f) 金属氢氧化物、碱金属碳酸盐、碱金属碳酸氢盐、氨水和叔胺；(g) 水；(h) 平均分子量在60 300之间，任何含2个或2个以上伯胺和 /或仲胺基团的化合物。其中以(a) (h)总质量计算，组分(a)所占质量分数0.1 15%， 更为优选质量分数在0.3 12%之间；组分(b)所占质量分数为0 10 %，更为优选质量分数为0 6%，组分(c)所占质量分数为1 15。％， 优选质量分数在2 12%之间；(h)组分所占的质量分数优选在0 8 %之间，更为优选的质量分数在0 6%之间；余量为其他组分，其 他各组分所占质量分数参照现有常规技术。本专利技术中组分(a)为反应性偶联剂，其结构特征可以用式(I )表示c i)其中，a取值为1或2，优选取值为1; b取值为1、 2或3，优选取 值2或3; c取值为O、 l或2，优选取值为0或1; d取值为l、 2或 3;且b+C+d=4; Y基团结构中包含能与羟基或羧基发生反应的基团， Y基团结构中能与羟基或羧基发生反应的基团优选但不仅限于羟基、 环氧基、异氰酸酯基和胺基；M为Si本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种抗刮伤和湿态附着力高的水性聚氨酯分散体，其特征在于由以下组分反应制得： （ａ）反应性偶联剂； （ｂ）多元醇； （ｃ）两个或两个以上能与－ＮＣＯ基反应的基团和一个或一个以上离子或潜在离子基团的有机物； （ｄ）聚合物 多元醇； （ｅ）多异氰酸酯； （ｆ）中和剂； （ｇ）水； （ｈ）多元胺。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：邓湘华，曾景艳，周治明，
申请(专利权)人：海聚高分子材料科技广州有限公司，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]
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