低粘度单组份水性聚氨酯漆的制备方法技术

一种低粘度水性聚氨酯漆的制备方法。首先将聚合多元醇和多异氰酸酯以1:1.8～3.4配比反应生成异氰酸酯基封端低聚物(a)，其次将低分子多元醇与多异氰酸酯以1:0.3～0.5配比反应生成羟基封端低聚物(b)，再次将低聚物(a)、(b)和分子量为800～1200g/mol的聚乳酸低聚物以1：0.78～0.92：0.02～0.95的比例反应，得到水性聚氨酯树脂(c)，最后经自乳化而得。本发明专利技术提供的方法所制备的水性聚氨酯树脂漆，其粘度小于60s，储存期大于3个月，固含量高于40%，固化物耐水性强、绝缘性高、机械强度优异，可作为变压器、充电器和电机线圈的表面绝缘涂料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制取聚氨酯树脂的方法，尤其涉及一种高电压下绝缘性能优异、耐热性高、储存稳定和相容性好的改性环氧浸溃树脂，特别适用于F和H级大中型高压电机、风电电机及其它高压电器的线圈的真空压力浸溃绝缘工艺。
技术介绍
水性聚氨酯漆是以水为分散介质的水性漆，由于其不含或仅含少量V0C，且无毒、无污染、安全可靠，因而是一种绿色环保水性漆。水性聚氨酯漆中所含的树脂基体为聚氨酯，因而赋予固化漆膜优异的附着力、柔韧性高、耐磨、耐油、软硬度可调和操作工艺性好等优势，这些品质都是其它水性漆难以超越的。但是，水性聚氨酯按常规方法制备过程需使用大量含亲水基团的物质，如:二羟甲基丙酸和二羟甲基丁酸等，以实现良好的自乳化效果，这样势必会削弱漆膜的耐水性、强度及绝缘性。同时，亲水基团增多也会使得分子链氢键作用增强，因此体系粘度也较高，进而限制了固含量的提高，也给生产应用带来不便。而降低含亲水基物质的含量会使得树脂粒径较大，从而影响乳液稳定性。 中国专利技术专利ZL201010105129.0公开了一种水性丙烯酸酯一聚氨酯树脂乳液，由水性聚氨酯乳液和丙烯酸单体经乳液聚合而成。改变了以往涂料含有单一的聚氨酯(PU)结构或单一丙烯酸酯乳液(PA)的水性分散体性能难以满足实际应用的需要，在耐磨擦和耐指纹方面取得了良好性能。中国专利技术专利申请ZL201010135336.0公开了一种用于制备聚乳酸的成核剂，该成核剂包含环氧树脂乳液、聚氨酯树脂乳液中的任意一种或几种的混合乳液和溶解在该树脂乳液中的水杨酸二钠，各自的质量比为1:1~1: 4，以制取聚乳酸。中国专利技术专利申请201310315348.5公开了一种磁环用环氧非异氰酸酯聚氨酯绝缘漆，由低分子量的环氧树脂、非异氰酸酯聚氨酯预聚体、稀释剂、固化剂、流平剂、硅微粉、特黑4A、硅烷偶联剂、二氧化硅、环保型溴系阻燃剂和增韧剂制成。将环氧树脂与端氨基非异氰酸酯聚氨酯反应形成互穿聚合物网络，增加聚合物的交联密度，由此形成的涂膜较均匀且硬度较高，且此材料的附着力强，耐水性好，耐冲击性强，绝缘性能优良，柔韧性好，耐热性能强，作为绝缘漆适用于磁环。中国专利技术专利ZL200880118491.2公开了一种水性聚氨酯树脂、亲水性树脂及膜，通过异氰酸酯基封端预聚物与含有多胺的扩链剂反应调制水性聚氨酯树脂。中国专利技术专利申请201080050635.2公开了一种能够用于制造具有高硬度、耐油酸性、耐溶剂性的涂膜的水性聚氨酯树脂分散体，是使(a)多元醇化合物、(b)多异氰酸酯化合物、(C)含酸性基团的多元醇化合物和(d)增链剂进行反应而得的聚氨酯树脂分散在水系介质中而得到的水性聚氨酯树脂分散体。中国专利技术专利申请201210139908.1公开了一种异氰酸酯改性醇酸树脂及其制备方法，是采用异氰酸酯对醇酸树脂进行改性，合成含有氨酯结构的醇酸树脂。以重量百分比计，其基本配方是:植物油20%~33%、多元醇5%~8%、有机酸酐2%~8%、异氰酸酯5%~10%、催化剂0.02%~0.5%、溶剂35%~50%和终止剂3%~8%。该异氰酸酯改性醇酸树脂，用于制备的清漆和磁漆时在干性、硬度、耐水性等方面均优于常规的中、长油度醇酸树脂漆；但在毒性、施工性以及气味等方面明显优于双组分聚氨酯漆，可广泛应用于木材、金属、塑料等制品的表面，起到保护和装饰作用。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种低粘度单组份水性聚氨酯树脂的制备方法，以其为基料制成的绝缘漆具有固含量高、稳定性好和绝缘性优异的特点。本专利技术的另一个目的是提供一种固含量高、稳定性好和绝缘性优异的。本专利技术的再一个目的是提供一种低粘度单组份水性聚氨酯漆，以浸溃、喷涂和刷涂等涂覆方式应用于金属、木材和塑料等材质。本专利技术采用的关键技术为，将含亲水基团的低分子量聚乳酸引入聚氨酯链端，实现聚合物分子链自由端基的亲水性，由于聚合物分子链在运动过程中相互缠绕，而链端通常暴于外部，所以其亲水性大为提高，这样可在降低分子链内部羧基的含量的同时保证聚合物分子的良好水溶性及稳定性。本专利技术提供的一种制备水性聚氨酯树脂的方法，将异氰酸酯基封端低聚物、羟基封端低聚物和分子量为800g/mol~1200g/mol的聚乳酸低聚物以I: 0.78-0.92: 0.02-0.95的摩尔比反应，得到水性聚氨酯树脂。其中，将聚合多元醇和多异氰酸酯以总OH基团与总异氰酸基团(也称:NC0基团)的起始摩尔配比1: 1.8-3.4反应制得异氰酸酯基封端低聚物，以及将低分子多元醇与多异氰酸酯以总OH基团与总NCO基团的起始摩尔配比1: 0.3-0.5反应制得羟基封端低聚物。本专利技术提供的另一种制备水性聚氨酯的方法，其步骤如下:在反应容器(可选择装有回流装置)中加入异氰酸酯封端低聚物及羟基封端低聚物，于丙酮中回流反应后，待NCO基团含量为0.8%-1.2%时，再加入分子量为800g/mOl-1200g/mOl的聚乳酸，使异氰酸酯封端的低聚物、羟基封端的低聚物和聚乳酸三者反应摩尔比为1: 0.78~0.92: 0.02~0.95，待总异氰酸酯基(NCO)含量低于理论值的1.05倍时，即得水性聚氨酯树脂。本专利技术方法使用的异氰酸酯封端低聚物按如下方法制得:在反应容器(可选择通氮气保护且带有回流装置)，加入聚合多元醇(可预先经120°C真空除水处理)，再加入少量甲乙酮，升温至50°C -60°C后停止加热。滴加多异氰酸酯(缓慢滴加为宜)，使得体系总OH基团与总NCO的起始摩尔比为1: 1.8-3.4。滴加完毕后放置0.5小时-1.5小时，然后65°C _75°C保温反应0.5小时-1小时。加入总物质量0.03wt%-0.05wt%的催化剂，75°C保温至NCO含量低于理论值的1.02倍时，调节粘度至4000mPa.s-5000mPa.s (如:加入适量丙酮)，即得异氰酸酯封端低聚物。本发 明方法使用的羟基封端低聚物按如下方法制得:在反应容器(可选择通氮气保护且带有回流装置)，加入真空除水处理后的低分子多元醇，再加入少量甲乙酮，70°C加热使固体溶解，降温至40°C -50°C，滴加多异氰酸酯(缓慢滴加为宜)，使得体系总OH基团与总NCO基团的起始摩尔比为1: 0.3-0.5。滴加完毕后放置1.5小时-2小时，然后60°C _70°C保温反应I小时_2小时。本专利技术提供的各种方法，所制备的水性聚氨酯树脂，再经自乳化并加入所需助剂并调节固含量为40%以上，即得低粘度单组份水性聚氨酯漆。一种自乳化制备低粘度单组份水性聚氨酯漆，中和制得的水性聚氨酯树脂，使得中和度为95%-110%。将中和后的树脂加入到水(去离子水)中，在SOOrmp转速下乳化分散30min。减压脱除少量溶剂后，添加所需的助剂，如:消泡剂、流平剂和颜料等，调节乳液的固含量为40%以上(如:加入适量的去离子水)，即得。适用于上述反应的聚合多元醇是轻值为50mgK0H/g-150mgK0H/g的各种聚酯多元醇(如:但不仅限于聚二元酸二元醇酯多元醇、聚乙内酯多元醇和聚碳酸酯多元醇)和聚醚多元醇之一种或几种。其中，聚二元酸二元醇酯多元醇是由邻苯二酸、邻苯二酸酐、卤代苯二酸酐和己二酸等二元酸与分子量为60-160的二元醇(如:但不仅限于乙二醇、1，3-丙二醇、新戊二醇和一缩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备水性聚氨酯树脂的方法，其特征在于将异氰酸酯基封端低聚物、羟基封端低聚物和分子量为800g/mol～1200g/mol的聚乳酸低聚物以1∶0.78?0.92∶0.02?0.95的摩尔比反应，即得；?所述的异氰酸酯基封端低聚物是将聚合多元醇和多异氰酸酯以总OH基团与总NCO基团的起始摩尔配比1∶1.8?3.4反应制得；?所述的羟基封端低聚物是将低分子多元醇与多异氰酸酯以总OH基团与总NCO基团的起始摩尔配比1∶0.3?0.5反应制得。

【技术特征摘要】
1.一种制备水性聚氨酯树脂的方法，其特征在于将异氰酸酯基封端低聚物、羟基封端低聚物和分子量为800g/mol~1200g/mol的聚乳酸低聚物以I: 0.78-0.92: 0.02-0.95的摩尔比反应，即得； 所述的异氰酸酯基封端低聚物是将聚合多元醇和多异氰酸酯以总OH基团与总NCO基团的起始摩尔配比1: 1.8-3.4反应制得； 所述的羟基封端低聚物是将低分子多元醇与多异氰酸酯以总OH基团与总NCO基团的起始摩尔配比1: 0.3-0.5反应制得。2.一种制备水性聚氨酯的方法，其特征在于其步骤如下: 加入异氰酸酯封端低聚物及羟基封端低聚物，于丙酮中回流反应后，待NCO基团含量为0.8%-1.2%时，再加入分子量为800g/mOl-1200g/mOl的聚乳酸，使所述的异氰酸酯封端低聚物、所述的羟基封端低聚物和所述的聚乳酸按反应摩尔比为1: 0.78~0.92: 0.02~0.95，待NCO含量低于理论值1.05倍时，即得； 所述的异氰酸酯封端低聚物的制备方法为:在反应容器中，加入聚合多元醇和少量甲乙酮，升温至50°C _60°C后停止加热，缓慢滴加多异氰酸酯，使得体系总OH基团与总NCO基团的起始摩尔比为1: 1.8-3.4，滴加完毕后放置0.5小时-1.5小时，然后651:-751:保温反应0.5小时-1小时，加入总物质量0.03wt%-0.05wt%的催化剂，75°C保温至NCO含量低于理论值的1.02倍，调节粘度至4000mPa.s-5000mPa.s，即得； 所述的羟基封端低聚物的制备方法为:在反应容器中，加入低分子多元醇和少量甲乙酮，70°C加热使固体溶解，降温至40°C -50°C，缓慢滴加多异氰酸酯，使得体系总OH基团与总NCO基团的起始摩尔比为1: 0.3-0.5，滴加完毕后放置1.5小时-2小时，然后600C _70°C保温反应I小时-2小时，即得。3.根据权利要求2所述的制`备水性聚氨酯的方法，其特征在于所述的低分子多元醇是分子量在60-1100的多兀醇类。4.根据权利要求2所述的制备水性聚氨酯的方法，其特征在于所述的低分子多元醇包括选自于乙二醇、1，2-丙二醇、1，4-丁二醇、正戊二醇、新戊二醇、1，4-环己二醇、一缩二乙二醇、甘油、蓖麻油、三羟甲基丙烷和乙氧基季戊四醇之一种或几种，以及含亲水性基团的二元醇；所述含亲水性基团的二元醇的用量为所述低分子多元醇与所述多异氰酸酯总量的8w/w%-13w/w%o5.根据权利要求2所述的制备水性聚氨酯的方法，其特征在于所述的低分子多元醇包括选自于乙二醇、1，2-...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹万荣，马苗，施萍，唐杰中，沈彬，莫东惠，
申请(专利权)人：浙江荣泰科技企业有限公司，
类型：发明
国别省市：