【技术实现步骤摘要】
本专利技术提供一种高耐磨水性聚酯-聚氨酯树脂及其制备方法，涉及功能树脂合成。
技术介绍
1、聚氨酯(pu)，全名为聚氨基甲酸酯，是一种由特定化学原料通过聚合反应生成的高分子化合物。在涂料领域，聚氨酯涂料因其优异的综合性能而备受青睐。聚氨酯涂料主要由异氰酸酯、多元醇、溶剂、助剂和颜料等组成。其中，异氰酸酯和多元醇是形成聚氨酯树脂的主要原料，通过逐步聚合反应生成具有高分子量的聚氨酯树脂。溶剂用于调节涂料的粘度和施工性能，助剂则用于改善涂料的流动性、干燥性、耐候性等性能。聚氨酯涂料可分为多种类型，包括单组分聚氨酯涂料和双组分聚氨酯涂料。单组分聚氨酯涂料使用方便，但性能相对有限；双组分聚氨酯涂料则具有更优异的性能，如高强度、高耐磨性、高耐候性等，是聚氨酯涂料中的高端产品。聚氨酯涂料在涂料领域得到了广泛的应用，聚氨酯涂料在汽车涂装中占据重要地位，用于汽车车身、底盘、零部件等的涂装，提高汽车的外观质量和耐久性，另外聚氨酯涂料可用于建筑物的外墙、内墙、天花板等部位的涂装，提供优异的装饰效果和防护性能，同时，聚氨酯涂料在木器涂装中表现出色，能够赋予木制品优异的光泽度和耐磨性。聚氨酯涂料作为涂料工业中的佼佼者，以其优异的综合性能在多个领域得到广泛应用。然而，尽管其已展现出卓越的耐磨性、耐候性和附着力，但在机械性能方面，尤其是针对高应力、高冲击环境下的应用，仍存在一定的提升空间。在某些工业环境中，如汽车制造和建筑外墙，涂料需要承受频繁的摩擦和划伤。当前的聚氨酯涂料虽已具备较好的耐磨性，但在极端条件下仍需进一步增强其耐磨性和抗划伤性能。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术的特点在于，具体方案如下：
2、一种高耐磨水性聚酯-聚氨酯树脂，包括含有长链脂肪族基团的聚酯组分和含有硅氧烷基团的聚氨酯组分。
3、优选地，所述长链脂肪族基团包括癸二酸基团或1,12-十二烷二酸基团；其中，采用癸二酸基团的化学结构式为：[-(ch2)8-c(o)-o-r-o-c(o)-(ch2)8-]-n，其中，r代表二元醇基团，n代表聚酯链的重复单元；采用1,12-十二烷二酸基团的化学结构式为[-(ch2)10-c(o)-o-r-o-c(o)-(ch2)10-]-n，其中，r代表二元醇基团，n代表聚酯链的重复单元。
4、本专利技术还提供上述高耐磨水性聚酯-聚氨酯树脂的制备方法，包括以下步骤：
5、s1、引入长链脂肪族基团的聚酯的合成：将长链二元酸与二元醇加入反应器中，加入溶剂和催化剂，搅拌均匀，氮气保护下升温反应，结束后降温并出料，得到引入长链脂肪族基团的聚酯；
6、s2、引入硅氧烷基团的聚氨酯预聚体的合成：将s1所得聚酯、含硅氧烷的二元醇和二异氰酸酯加入反应器中，加入催化剂，加热反应，反应结束后，得到引入硅氧烷基团的聚氨酯预聚体；
7、s3、将所得聚氨酯预聚体降温，加入中和剂进行中和反应，加入扩链剂，继续搅拌反应一段时间，逐步加入水，进行高速分散，分散均匀后加热蒸馏脱除溶剂，得到水性引入长链脂肪族基团和硅氧烷基团的聚酯-聚氨酯树脂乳液。
8、优选地，步骤s1所述长链二元酸包括癸二酸或1,12-十二烷二酸。
9、优选地，步骤s1所述二元醇包括乙二醇或丙二醇。
10、优选地，步骤s1所述长链二元酸与二元醇的摩尔比为(1.05-1.1):1。
11、优选地，步骤s1所述反应升温速率为10-20℃/min，反应温度为200-205℃，反应时间为3-5h；直至达到预定的酸值(10-30mg koh/g)。
12、优选地，步骤s1所述溶剂为丙酮，丙酮的质量为所述长链二元酸与二元醇质量和的0.8-1.5倍。
13、优选地，步骤s1所述催化剂为钛酸四丁酯，用量为反应体系总质量的0.3-0.5wt％。
14、优选地，步骤s2所述含硅氧烷的二元醇包括n-β-(氨乙基)-γ-氨丙基聚二甲基硅氧烷或双(羟甲基)硅氧烷(bis(hydroxymethyl)siloxane)。
15、优选地，步骤s2所述聚酯与含硅氧烷的二元醇的摩尔比为(0.8-0.9):1。
16、优选地，步骤s2所述催化剂包括二月桂酸二丁基锡，催化剂用量为体系总质量的0.3-0.5wt％。
17、优选地，步骤s2所述加热反应，温度为85-90℃，时间为2.5-3.0h；直至nco含量达到预定值(5％-7％)。
18、优选地，步骤s3所述降温，降温至60-65℃，聚氨预聚体、中和剂和扩链剂的质量比为(30-40):(2-3):1；聚氨酯预聚体与水的质量比为(2-2.5):1；分散时间为1-1.5h；所述加热蒸馏脱除溶剂，蒸馏温度为56-60℃。
19、本专利技术的有益效果：
20、本专利技术提供的水性聚酯-聚氨酯树脂在具备高机械性能的同时，具备优秀的机械性能的同时，还具备了耐划伤性能(一定的自修复性)。
21、聚酯基体：由长链脂肪族二元酸(己二酸)和长链二元醇(聚乙二醇1000)反应得到，提供了基体的柔韧性和化学稳定性。
22、聚氨酯部分：由二异氰酸酯(mdi)与含硅氧烷的二元醇反应得到，硅氧烷基团的引入与长链脂肪族协同作用实现了材料的自修复功能。
23、本专利技术提供的引入长链脂肪族基团的聚酯，含有酸性末端，一般来说，在聚酯合成中，若想要获得更高的柔韧性，我们会选择保留醇性末端，在本专利技术中，保留酸性末端反而对材料的耐划伤性能(一定的自修复性)做出了更大的贡献。
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1.一种高耐磨水性聚酯-聚氨酯树脂，其特征在于：包括含有长链脂肪族基团的聚酯组分和含有硅氧烷基团的聚氨酯组分。
2.根据权利要求1所述的高耐磨水性聚酯-聚氨酯树脂，其特征在于：所述长链脂肪族基团包括癸二酸基团或1,12-十二烷二酸基团；其中，采用癸二酸基团的化学结构式为：[-(CH2)8-C(O)-O-R-O-C(O)-(CH2)8-]-n，其中，R代表二元醇基团，n代表聚酯链的重复单元；采用1,12-十二烷二酸基团的化学结构式为[-(CH2)10-C(O)-O-R-O-C(O)-(CH2)10-]-n，其中，R代表二元醇基团，n代表聚酯链的重复单元。
3.一种权利要求1或2所述的高耐磨水性聚酯-聚氨酯树脂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的高耐磨水性聚酯-聚氨酯树脂的制备方法，其特征在于：步骤S1所述长链二元酸包括癸二酸或1,12-十二烷二酸；骤S1所述二元醇包括乙二醇或丙二醇。
5.根据权利要求3所述的高耐磨水性聚酯-聚氨酯树脂的制备方法，其特征在于：步骤S1所述长链二元酸与二元醇的摩尔比为(1.05
6.根据权利要求3所述的高耐磨水性聚酯-聚氨酯树脂的制备方法，其特征在于：步骤S1所述反应升温速率为10-20℃/min，反应温度为200-205℃，反应时间为3-5h。
7.根据权利要求3所述的高耐磨水性聚酯-聚氨酯树脂的制备方法，其特征在于：步骤S2所述含硅氧烷的二元醇包括N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基聚二甲基硅氧烷或双(羟甲基)硅氧烷(Bis(hydroxymethyl)siloxane)；步骤S2所述聚酯与含硅氧烷的二元醇的摩尔比为(0.8-0.9):1。
8.根据权利要求3所述的高耐磨水性聚酯-聚氨酯树脂的制备方法，其特征在于：步骤S2所述催化剂包括二月桂酸二丁基锡，催化剂用量为体系总质量的0.3-0.5wt％。
9.根据权利要求3所述的高耐磨水性聚酯-聚氨酯树脂的制备方法，其特征在于：步骤S2所述加热反应，温度为85-90℃，时间为2.5-3.0h；直至NCO含量达到预定值(5％-7％)。
10.根据权利要求3所述的高耐磨水性聚酯-聚氨酯树脂的制备方法，其特征在于：步骤S3所述降温，降温至60-65℃，聚氨预聚体、中和剂和扩链剂的质量比为(30-40):(2-3):1；聚氨酯预聚体与水的质量比为(2-2.5):1；分散时间为1-1.5h；所述加热蒸馏脱除溶剂，蒸馏温度为56-60℃。
...【技术特征摘要】
1.一种高耐磨水性聚酯-聚氨酯树脂，其特征在于：包括含有长链脂肪族基团的聚酯组分和含有硅氧烷基团的聚氨酯组分。
2.根据权利要求1所述的高耐磨水性聚酯-聚氨酯树脂，其特征在于：所述长链脂肪族基团包括癸二酸基团或1,12-十二烷二酸基团；其中，采用癸二酸基团的化学结构式为：[-(ch2)8-c(o)-o-r-o-c(o)-(ch2)8-]-n，其中，r代表二元醇基团，n代表聚酯链的重复单元；采用1,12-十二烷二酸基团的化学结构式为[-(ch2)10-c(o)-o-r-o-c(o)-(ch2)10-]-n，其中，r代表二元醇基团，n代表聚酯链的重复单元。
3.一种权利要求1或2所述的高耐磨水性聚酯-聚氨酯树脂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的高耐磨水性聚酯-聚氨酯树脂的制备方法，其特征在于：步骤s1所述长链二元酸包括癸二酸或1,12-十二烷二酸；骤s1所述二元醇包括乙二醇或丙二醇。
5.根据权利要求3所述的高耐磨水性聚酯-聚氨酯树脂的制备方法，其特征在于：步骤s1所述长链二元酸与二元醇的摩尔比为(1.05-1.1):1；步骤s1所述溶剂为丙酮，丙酮的质量为所述长链二元酸与二元醇质量和的0.8-1.5倍；步骤s1所述催化剂为钛酸四丁酯，用量为反应体系总质量的0.3-0.5wt％。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：王世兵，胡国华，
申请(专利权)人：惠州深赛尔化工有限公司，
类型：发明
国别省市：
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