[发明专利]酮醛树脂/亲水聚醚混合改性水分散型多异氰酸酯固化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了酮醛树脂/亲水聚醚混合改性水分散型多异氰酸酯固化剂及其制备方法与应用；该制备方法是在反应釜中加入异氰酸酯三聚体、催化剂以及酮醛树脂，升温至40‐90℃，反应1‐3h后，至体系中固体完全消失并透明后；将亲水聚醚加入到反应体系中，在40‐90℃反应2～4h后，至反应体系NCO％达到理论值后，加入终止剂终止反应，即得产物；以质量份数计，异氰酸酯三聚体的用量为70‐90份、酮醛树脂用量为1‐5份，亲水聚醚的用量为5‐20份。采用酮醛树脂/聚醚混合改性制备水分散型多异氰酸酯，具有优异的贮存稳定性，用其制备水性双组份聚氨酯涂料具有较长的适用期，涂膜干燥速度快、硬度和光泽高以及耐介质性能优异。

技术领域

本发明涉及一种水分散型异氰酸酯固化剂，特别是一种酮醛树脂/聚醚混合改性水分散型多异氰酸酯固化剂及其制备方法，该固化剂可用于水性涂料中。

背景技术

近年来，随着人们环保意识的提高，环保法规对涂料中挥发性有机化合物(VOC)含量的限制越来越严，水性涂料已成为世界涂料发展的趋势。在现有的水性涂料中水性双组份聚氨酯涂料具有优异的物理和化学性能而倍受研究和应用。水性双组份聚氨酯涂料由水性羟基树脂和水分散多异氰酸酯固化剂组成，其中水分散型多异氰酸酯固化剂是水性双组份聚氨酯涂料性能的决定因素，其亲水性、贮存稳定性及与水性羟基的相容性决定水性双组份聚氨酯涂料的性能与应用。水分散型多异氰酸酯固化剂可分为阴离子型和非离子型多异氰酸酯固化剂，使用亲水多羟基烷基醚进行改性制备非离子型多异氰酸酯固化剂，具有工艺简单、成本低以及性能优异获得广泛的应用。美国专利USP3996154、USP4433095、USP5372875、USP5200489、USP5194487、USP5563207、USP5252696、USP6426414、USP5731396等报道了采用不同非离子改性剂制备非离子型多异氰酸酯固化剂的方法，但这些技术普遍存在固化剂贮存稳定性差，配制水性双组份涂料的适用期短，涂膜干速慢等缺点。美国专利USP5252696报道了单独使用聚乙二醇单甲醚改性HDI三聚体时，改性后的产物易分散在水中，改性剂分子量大于800时，由于改性剂聚醚规整的分子链结构，易使改性产物结晶析出，降低改性产品的贮存稳定性；中国专利CN 102617824 B发现采用单独亲水聚醚改性剂使得改性固化剂对空气中的水蒸气更为敏感，导致产品贮存稳定性下降；美国专利USP5731396使用ε-己内酯和聚乙二醇单甲醚作为HDI异氰脲酸酯的改性剂，虽克服了固化剂结晶导致贮存稳定性下降的问题，但长烷基链的引入使得固化剂亲水性下降，涂膜硬度也相应下降；美国专利USP6426414采用羟基聚乙二醇甲醚改性HDI异氰脲酸酯，加入催化剂使异氰酸酯能与氨基甲酸酯反应生成脲基甲酸酯，可增大固化剂的平均官能度，提高水性双组份涂膜干燥速度和交联密度，却明显提高了改性固化剂的黏度，降低其亲水性和水分散性，缩短了双组份涂料的适用期。目前还没有较好的方法解决非离子型多异氰酸酯固化剂的贮存不稳定，双组份涂料的适用期短、涂膜干燥慢和涂膜硬度低的技术难题。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种酮醛树脂/亲水聚醚混合改性水分散型多异氰酸酯固化剂及其制备方法；该固化剂具有贮存稳定性好，可延长水性双组份涂料的适用期，提高双组份涂料的表干速度和涂膜最终硬度和耐化学品性能。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种酮醛树脂/聚醚混合改性水分散型多异氰酸酯固化剂在水性木器涂料中的应用；

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：

酮醛树脂/亲水聚醚混合改性水分散型多异氰酸酯固化剂的制备方法：在反应釜中，加入异氰酸酯三聚体、催化剂以及酮醛树脂，升温至40‐90℃，反应1‐3h后，至体系中固体完全消失并透明后；将亲水聚醚加入到反应体系中，在40‐90℃反应2～4h后，至反应体系NCO％达到理论值后，加入终止剂终止反应，即得到酮醛树脂/聚醚混合改性水分散型多异氰酸酯固化剂；