[发明专利]二氧化碳基水性聚氨酯、二氧化碳基水性聚氨酯涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种二氧化碳基水性聚氨酯、二氧化碳基水性聚氨酯涂料及其制备方法，属于聚氨酯涂料技术领域。

背景技术

聚氨酯涂料因其涂膜具有良好的耐磨性、耐腐蚀性、耐化学品性、机械性能等优点，已广泛用于家居涂装、金属防腐、汽车涂装、地板漆、路标漆等。

现有的聚氨酯涂料主要有溶剂型聚氨酯涂料和水性聚氨酯涂料。其中，溶剂型聚氨酯涂料易挥发，随着人们对环保及安全问题的重视，限制了它的使用。水性聚氨酯涂料以水为分散介质，既保留了溶剂型聚氨酯涂料的部分优点，又从根本上解决了溶剂型聚氨酯涂料易挥发的问题，能够将聚氨酯涂料机械性能好、附着力强、耐磨性好等优点与水性涂料溶剂低挥发的优点相结合，具有毒性小、不易燃烧、低污染性、节能、安全等优点，具备十分广阔的应用前景。

现有技术中，水性聚氨酯涂料的主要原料为聚酯型水性聚氨酯和聚醚型水性聚氨酯，聚酯型水性聚氨酯具有耐水解性差的缺点，聚醚型水性聚氨酯具有耐氧化性能及机械性能差的缺点。为了解决这一技术问题，中国专利公开了一种聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯、聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯涂料及其制备方法(公开号103044650A)，采用聚(碳酸酯-醚)型二元醇为原料，制备聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯，并以此水性聚氨酯为主要原料制备水性聚氨酯涂料，该水性聚氨酯具备良好的耐水解、耐氧化及机械性能，具有替代聚酯型水性聚氨酯和聚醚型水性聚氨酯的潜质，但是该水性聚氨酯涂料的玻璃化转变温度较高、涂膜较硬，在某种程度上限制了它的发展。

发明内容

本发明的目的是解决现有聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯涂料玻璃化转变温度较高、涂膜较硬的技术问题，进一步提高其机械性能，提供一种二氧化碳基水性聚氨酯、二氧化碳基水性聚氨酯涂料及其制备方法。

本发明的二氧化碳基水性聚氨酯，结构式如式Ⅰ或式Ⅱ所示；

式Ⅰ和式Ⅱ中，

-R为

-R₁-为

-R₂-为其中，m₁和n₁均为聚合度，6≤m₁≤40，10≤n₁≤100；

-R₃-为-CH₂-或-CH₂CH₂-；

R₄为NH₄或Na；

-R₅为或H₃C-；

R₆为Cl、

-R₇-为其中，n₂、n₃、n₄、n₅和n₆均为聚合度，5≤n₂≤15，5≤n₃≤30，5≤n₄≤30，13≤n₅≤40，9≤n₆≤27。

本发明的二氧化碳基水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：

(1)惰性气氛保护下，将聚(碳酸酯-醚)二元醇、聚酯二元醇/聚醚二元醇与二异氰酸酯本体聚合，得到第一中间产物体系；

(2)第一中间产物体系、亲水扩链剂和催化剂在溶剂下反应，得到第二中间产物体系；

(3)第二中间产物体系与二异氰酸酯在溶剂下反应，得到第三中间产物体系；

(4)第三中间产物体系与小分子二元醇扩链剂在溶剂下反应，得到大分子聚氨酯体系；

(5)大分子聚氨酯体系与中和剂反应，抽出溶剂，得到二氧化碳基水性聚氨酯；

所述步骤(2)的亲水扩链剂为羧酸类亲水扩链剂，步骤(5)的中和剂为胺类中和剂；

或者步骤(2)的亲水扩链剂为胺类亲水扩链剂，步骤(5)的中和剂为酸类中和剂。

含有上述二氧化碳基水性聚氨酯的二氧化碳基水性聚氨酯涂料，其组分及重量份为：

上述二氧化碳基水性聚氨酯涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将75～92重量份的二氧化碳基水性聚氨酯、0.1～0.5重量份的水性消泡剂、0.1～0.3重量份的水性流平剂、0.05～0.1重量份的水性防毒杀菌剂、0.3～0.5重量份的水性润湿剂及0.2～2重量份的水性增稠剂加入搅拌装置，搅拌2～4h后，得到混合物；