專利名稱：一種水性聚氨酯固化劑和水性聚氨酯分散體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及涂料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及環(huán)保型水性聚氨酯涂料，尤其涉及一種水性聚氨酯固化劑和與該水性聚氨酯固化劑搭配使用的水性聚氨酯分散體。
背景技術(shù)：
木器涂料行業(yè)主要有PU聚酯漆、PE不飽和聚酯漆或硝基漆等，其中生產(chǎn)量最大的還是PU聚酯漆，傳統(tǒng)生產(chǎn)的PU聚酯涂料基本上都是由主漆、固化劑和溶劑組成的，其中固化劑由于使用了異氰酸脂類物質(zhì)生產(chǎn)造成產(chǎn)品具有毒害性，這當(dāng)中以游離異氰酸單體的毒害性為最大。現(xiàn)在廣泛使用的油性油漆涂料是很難符合環(huán)保要求的產(chǎn)品，必將被符合健康、環(huán)保、安全標(biāo)準(zhǔn)的新型涂料所替代，水性木器涂料是其主要的發(fā)展方向，隨著水性木器漆技術(shù)開發(fā)的提高，其性能愈來愈接近油性漆。水性聚氨酯涂料有單組分和雙組分之分。單組分水性聚氨酯分散體涂料的聚合物分子質(zhì)量較大，成膜過程中一般不發(fā)生交聯(lián)，具有施工方便的優(yōu)點(diǎn)。雙組分水性聚氨酯涂料由含羥基的水性樹脂和含異氰酸酯基(一NC0)的固化劑組成，施工前將二者混合，成膜過程中發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，涂膜性能好。雙組份聚氨酯是由含-NCO的多異氰酸酯固化劑和含-OH的多元醇交聯(lián)而成，具有成膜溫度低、附著力強(qiáng)、耐磨性高、耐溶劑性和耐水性好等優(yōu)點(diǎn)。環(huán)保法規(guī)對揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)排放的限制促進(jìn)了低VOC含量的現(xiàn)代環(huán)保型涂料的發(fā)展，按照現(xiàn)代環(huán)保要求，聚氨酯涂料必須解決2個(gè)技術(shù)難題，一是最大限度地減少溶劑用量，降低涂料的VOC含量，即走高固體含量涂料、水性涂料和無溶劑涂料的發(fā)展方向；二是減少聚氨酯固化劑中游離的二異氰酸酯單體含量，即開發(fā)高性能無毒固化劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種毒性小、水溶性好且能提高漆膜硬度及物理化學(xué)性能的水性聚氨酯固化劑。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供與上述水性聚氨酯固化劑搭配使用水性聚氨酯分散體。本發(fā)明的上述目的是通過如下方案予以實(shí)現(xiàn)的
一種水性聚氨酯固化劑，該水性聚氨酯的原料配方由如下質(zhì)量百分比的各組分組成 異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)70 73% ；
聚乙二醇單丁醚8 9%;
2、4、6_三(二甲氨基甲基)苯酚0.1 0.5%;
丙酮18 21%。本發(fā)明還提供一種與上述水性聚氨酯固化劑搭配使用的水性聚氨酯分散體，該水性聚氨酯分散體的原料配方是由如下質(zhì)量百分比的各組分組成異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)
甲基丙二醇
二羥甲基丙酸(DMPA)
二甲基乙醇胺丙酮
去離子水
30 32% ； 3 5% ； 5% ；
1 3% ； 4 6% ； 50 58%ο 本發(fā)明人還對上述水性聚氨酯固化劑的配方進(jìn)行了優(yōu)化，同時(shí)也對與該水性聚氨酯固化劑搭配使用的水性聚氨酯分散體的配方進(jìn)行了優(yōu)化，結(jié)果如下所示 一種水性聚氨酯固化劑，其原料配方由如下質(zhì)量百分比的各組分組成 與上述水性聚氨酯固化劑搭配使用的水性聚氨酯分散體，其原料配方是由如下質(zhì)量百分比的各組分組成
異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI) 31. 2% ；上述水性聚氨酯固化劑的制備方法如下所示
將異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、聚乙二醇單丁醚和丙酮混合均勻后，攪拌狀態(tài)下滴加 2、4、6_三(二甲氨基甲基)苯酚，制備得到所需水性聚氨酯固化劑。上述水性聚氨酯分散體的制備方法如下所示
將異佛爾酮二異氰酸酯、甲基丙二醇、二羥甲基丙酸和丙酮混合均勻后得到預(yù)聚物，將該預(yù)聚物分散于去離子水中，再加入二甲基乙醇胺發(fā)生擴(kuò)鏈反應(yīng)，從而制備得到所需水性聚氨酯分散體。對于雙組份的水性聚氨酯涂料來說，水性聚氨酯分散體和水性聚氨酯固化劑是影響涂料性質(zhì)的核心因素，本發(fā)明人通過方案設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)摸索后，得到上述水性聚氨酯固化劑配方，并研究出搭配該水性聚氨酯固化劑使用的水性聚氨酯分散體。具體使用的時(shí)候，將上述水性聚氨酯固化劑和水性聚氨酯分散體搭配本領(lǐng)域技術(shù)人員進(jìn)行水性聚氨酯涂料時(shí)常用的常規(guī)助劑，即可得到毒性小、水溶性好且能提高漆膜硬度及物理化學(xué)性能水性聚氨酯涂料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果
1.本發(fā)明的水性聚氨酯分散體和水性聚氨酯固化劑可實(shí)現(xiàn)水性聚氨酯涂料的高性能； 采用本發(fā)明的水性聚氨酯分散體和水性聚氨酯固化劑，其漆膜的各項(xiàng)性能指標(biāo)與油性類相當(dāng)；同時(shí)使用IPDI 二異氰酸脂提高了成漆漆膜的硬度，又由于使用水作為稀釋溶劑，大大降低了有害溶劑的釋放同時(shí)通過控制反應(yīng)的進(jìn)行，減少有害游離的單體二異氰酸脂的含
異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)
聚乙二醇單丁醚
2、4、6_三(二甲氨基甲基)苯酚
丙酮
71. 6% ； 8. 2% ； 0. 2% ；
20% ο
甲基丙二醇二羥甲基丙酸(DMPA) 二甲基乙醇胺丙酮
去離子水
1. 6% ； 5. 0% ；
55%。量，使產(chǎn)品做到了低毒或無毒，是環(huán)境友好型產(chǎn)品；
2.本發(fā)明首次開發(fā)出水性聚氨酯固化劑，聚氨脂固化劑因含活潑的NCO基團(tuán)極易與水反應(yīng)而發(fā)展困難，利用脂肪族異氰酸脂IPDI與水反應(yīng)緩慢的特性；同時(shí)用DMPA在反應(yīng)后保留分子鏈上的羧基，然后與叔胺成鹽反應(yīng)制得能溶入水的高分子聚合物；利用含親水性醇醚單體與IPDI三聚體反應(yīng)使聚氨酯固化劑能比較穩(wěn)定地分散于水中同時(shí)使游離異氰酸單體更低(< 0. 5%)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步地描述，但具體實(shí)施例并不對本發(fā)明做任何限定。實(shí)施例1水性聚氨酯固化劑
本實(shí)施例的水性聚氨酯固化劑，其原料配方由如下質(zhì)量百分比的各組分組成 異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)70 73% ；
聚乙二醇單丁醚8 9%;
2、4、6_三(二甲氨基甲基)苯酚0.1 0.5%;
丙酮18 21%。本實(shí)施例水性聚氨酯固化劑的制備方法為
按照上述原料配方，將異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、聚乙二醇單丁醚和丙酮混合均勻后，攪拌狀態(tài)下滴加2、4、6_三(二甲氨基甲基)苯酚，制備得到所需水性聚氨酯固化劑。實(shí)施例2水性聚氨酯分散體
本實(shí)施例的水性聚氨酯分散體，其原料配方是由如下質(zhì)量百分比的各組分組成 異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI) 31. 2% ；
甲基丙二醇3. 4% ；
二羥甲基丙酸(DMPA)3.8%;
二甲基乙醇胺1.6%;
丙酮5. 0% ；
去離子水55%。本實(shí)施例水性聚氨酯分散體的制備方法為
按照上述原料配方，將異佛爾酮二異氰酸酯、甲基丙二醇、二羥甲基丙酸和丙酮混合均勻后得到預(yù)聚物，將該預(yù)聚物分散于去離子水中，再加入二甲基乙醇胺發(fā)生擴(kuò)鏈反應(yīng)，從而制備得到所需水性聚氨酯分散體。將實(shí)施例1制備所得水性聚氨酯固化劑和實(shí)施例2制備所得水性聚氨酯分散體搭配使用，并添加常規(guī)助劑得到水性聚氨酯涂料，對該涂料進(jìn)行性能測試發(fā)現(xiàn)
該水性聚氨酯涂料安全環(huán)保，漆膜硬度高、耐沖擊性能好、耐磨性能好。
權(quán)利要求
1. 一種水性聚氨酯固化劑，其特征在于該水性聚氨酯的原料配方由如下質(zhì)量百分比的各組分組成
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種水性聚氨酯固化劑，其特征在于所述水性聚氨酯固化劑的原料配方由如下質(zhì)量百分比的各組分組成
3.—種權(quán)利要求1所述水性聚氨酯固化劑的制備方法，其特征在于該制備方法是將異佛爾酮二異氰酸酯、聚乙二醇單丁醚和丙酮混合均勻后，攪拌狀態(tài)下滴加2、4、6_三(二甲氨基甲基)苯酚，制備得到所需水性聚氨酯固化劑。
4.一種與權(quán)利要求1搭配使用的水性聚氨酯分散體，其特征在于該水性聚氨酯分散體的原料配方是由如下質(zhì)量百分比的各組分組成異佛爾酮二異氰酸酯30 32% ；甲基丙二醇3 5% ；二羥甲基丙酸3 5%;二甲基乙醇胺1 3%;丙酮4 6% ；去離子水50 58%。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種水性聚氨酯分散體，其特征在于所述水性聚氨酯分散體的原料配方由如下質(zhì)量百分比的各組分組成異佛爾酮二異氰酸酯31. 2% ；甲基丙二醇3. 4% ；二羥甲基丙酸3.8%;二甲基乙醇胺1.6%;丙酮5. 0% ；去離子水55%。
6.一種權(quán)利要求4所述水性聚氨酯分散體的制備方法，其特征在于該制備方法是將異佛爾酮二異氰酸酯、甲基丙二醇、二羥甲基丙酸和丙酮混合均勻后得到預(yù)聚物，將該預(yù)聚物分散于去離子水中，再加入二甲基乙醇胺發(fā)生擴(kuò)鏈反應(yīng)，從而制備得到所需水性聚氨酯分散體。異佛爾酮二異氰酸酯聚乙二醇單丁醚/2、4、6_三(二甲氨基甲基)苯酚丙酮/70 73% ； 8 9% ； 0. 1 ~ 0. 5% ；/18 21%。異佛爾酮二異氰酸酯聚乙二醇單丁醚/2、4、6_三(二甲氨基甲基)苯酚丙酮/0. 2% ；/20% ο/71. 6% ； 8. 2% ；
全文摘要
本發(fā)明公開一種水性聚氨酯固化劑和與該水性聚氨酯固化劑搭配使用的水性聚氨酯分散體，該水性聚氨酯的原料配方，按質(zhì)量百分比計(jì)，由70～73%的異佛爾酮二異氰酸酯、8～9%的聚乙二醇單丁醚、0.1～0.5%的2、4、6-三(二甲氨基甲基)苯酚和18～21%的丙酮組成。本發(fā)明的水性聚氨酯分散體和水性聚氨酯固化劑可實(shí)現(xiàn)水性聚氨酯涂料的高性能，其漆膜的各項(xiàng)性能指標(biāo)與油性類相當(dāng)；同時(shí)使用IPDI二異氰酸脂提高了成漆漆膜的硬度，又由于使用水作為稀釋溶劑，大大降低了有害溶劑的釋放同時(shí)通過控制反應(yīng)的進(jìn)行，減少有害游離的單體二異氰酸脂的含量，使產(chǎn)品做到了低毒或無毒，是環(huán)境友好型產(chǎn)品。
文檔編號C08G18/66GK102167798SQ20111006058
公開日2011年8月31日 申請日期2011年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月14日
發(fā)明者練世斌 申請人:惠州市長潤發(fā)涂料有限公司