[发明专利]羟基聚氨酯水分散体及其组成的水性双组分聚氨酯涂料

说明书

本发明羟基聚氨酯水分散体及其组成的水性双组分聚氨酯涂料涉及一种羟基聚氨酯水分散体的组成和制造工艺，以及由其和水分散型聚异氰酸酯混合形成的水性双组分聚氨酯涂料。

随着各国环保法规的确立和人们环保意识的增强，传统的溶剂型涂料中的挥发性有机化合物(VOC)的排放愈来愈受到限制。因此，开发低污染环保型的水性涂料已成为涂料开发的重要方向之一。水性涂料是以水为分散介质的一类涂料，具有不燃、无毒、不污染环境、节省能源等优点。热塑性单组分水性聚氨酯涂料发展较早，虽使用方便，也有较满意的机械性能，但其抗溶剂、抗化学品性欠佳。为此，本发明提出一种新的技术方案。

本发明的目的在于：提供一种羟基聚氨酯水分散体及由其组成的水性双组分聚氨酯涂料，使涂料性能接近或达到溶剂型聚氨酯涂料的水平。

本发明的目的可通过以下技术方案实现：一种羟基聚氨酯水分散体，由以下几部分组成：20-40％重量份的高度支化的羟基封端聚氨酯，其酸值范围为10-50，羟基含量为0．5-4％；0．2-2％重量份的非离子表面活性剂；60-80％重量份的去离子水；PH值调节剂，使水分散体的PH值为7-8。

在上述技术方案基础上，PH值调节剂为胺类制品，包括三乙胺、二甲基乙醇胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等作为中和剂。

在上述技术方案基础上，所述20-40％重量份的高度支化的羟基封端聚氨酯由以下几组分经化学反应而成：官能度为2．5-5、羟值为70-300的支化聚酯多元醇，其重量份为40-70％；二羟甲基丙酸，其重量份为2-10％；异氰酸酯单体，其重量份为20-60％；进一步支化和封端剂，其重量份为1-10％。其中，异氰酸酯单体包括芳香族和脂肪族异氰酸酯，如：TDI、MDI、HDI、IPDI、HMDI等；所述进一步支化和封端剂是指官能度为2．5以上的多元醇或聚酯多元醇，如：三羟甲基丙烷、季戊四醇等。由于分散体由高度支化的羟基封端聚氨酯组成，经水分散型聚异氰酸酯交联后，具有很高的交联密度，所形成的涂膜具有很高的硬度，及很好的快干性。

在上述技术方案基础上，羟基聚氨酯水分散体的制造工艺系采用丙酮法，将聚酯多元醇、二羟甲基丙酸和异氰酸酯单体按比例加入反应釜中，以丙酮作溶剂反应至不再有羟基被检测出，加入进一步支化和封端剂，反应至不再有异氰酸官能团被检测出，加入胺中和，加入含有非离子表面活性剂的水分散。采用此工艺制造的羟基聚氨酯水分散体具有超过一年的储存稳定性。

在上述技术方案基础上，由羟基聚氨酯水分散体组成的水性双组分聚氨酯涂料，包括交联剂，特点是：取所述羟基聚氨酯水分散体，按OH∶NCO=1∶1-2的比例加入水分散型聚异氰酸酯交联剂，手动即可搅拌均匀，且具有长时间的稳定性，而不分相或分层。

在上述技术方案基础上，所述水分散型聚异氰酸酯交联剂是将聚异氰酸酯加入化学改性剂进行化学反应而成。

双组分水性聚氨酯涂料分为两大组分，其一为水性羟基聚合物组分，另一为水分散型或可被水性羟基组分乳化的聚异氰酸酯组分，二者可在常温或加温下交联固化成膜，使其性能接近或达到溶剂型聚氨酯涂料的水平。

本发明的优越性在于：提供一种低污染的水性聚氨酯涂料，使水性涂料的各项性能接近或达到溶剂型聚氨酯涂料的水平，涂膜可在常温下固化，具有优异的耐水、耐溶剂、耐酸碱、耐磨性能，高光泽、高硬度。

下面通过实施例详述。

实施例：羟基聚氨酯水分散体由以下几部分组成：55份重量的聚酯多元醇，其羟值为150，5份重量的二羟甲基丙酸，58份重量的IPDI，若干份重量的丙酮，在60-90℃条件下反应至不再有羟基被检测出，加入8份重量的进一步支化和封端剂三羟甲基丙烷，反应至不再有异氰酸官能团被检测出，加入胺中和至PH值为7-8，然后再加入事先溶解0．8克非离子表面活性剂的去离子水进行分散。真空下抽出丙酮，而制成本发明之水分散体。应用例：取以上羟基聚氨酯水分散体，按OH∶NCO=1∶1．5(摩尔比)的比例加入水分散型聚异氰酸酯交联剂，搅拌均匀，加水稀释至涂刷粘度，按中华人民共和国国家标准制板和进行涂膜性能测试，结果如下：

光泽，60°：98

铅笔硬度：2H

耐水性：120h无变化

耐醇性(浸入50％乙醇中)：8h无变化

耐90#汽油：120h无变化

耐煤油：120h无变化

耐酸性(浸入5％硫酸中)：24h无变化