[发明专利]一种聚氨酯或聚氨酯-脲的水分散体、制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种可自交联的聚氨酯或聚氨酯‑脲的水分散体，及其制备方法和用途。所述聚氨酯或聚氨酯‑脲的侧链含有非位阻型硅氧烷基团，水分散体在干燥和活化过程中，侧链上的硅氧烷相互之间发生水解、交联，增加交联密度，明显提高由其得到的粘合剂的耐热性、耐湿热等性能。水分散体本身稳定好。另外，以其为基础的应用体系具有优异的稳定性，存储时间长。适合于制备高质量漆料、密封剂尤其是粘合剂。

技术领域

本发明涉及可自交联的聚氨酯或聚氨酯-脲的水分散体，及其制备方法和用途。

背景技术

由于聚氨酯或聚氨酯-脲的水分散体具有优良的涂刷性、优异的初粘和剥离强度以及突出的耐性，已经广泛地应用在涂料、密封剂和粘合剂等领域。聚氨酯或聚氨酯-脲的水分散体在粘合剂中使用时，一般需要提前活化。活化是指：当水分散体被涂覆在基材上以后，通过加热的方法除去水分，同时在该加热的温度下，聚氨酯链段的活动性增加，聚氨酯或聚氨酯-脲转变成粘弹态，然后再进行贴合等操作。

为了提高聚氨酯粘合剂性能，US4870129指出在聚氨酯或聚氨酯-脲的水分散体中引入羟基，然后再与异氰酸酯复配使用，通过异氰酸酯与羟基的反应来增加交联密度，明显提高了粘合强度与耐热性能。但是这种方式中，异氰酸酯会在配料、涂刷等工序中提前与水进行反应，导致粘合剂的施工时间较短，一般几个小时。

DE19954500、DE4410557或EP792908等专利提出在聚氨酯或聚氨酯脲的水分散体中引入羧酸盐，然后再与碳二亚胺复配来提高粘合性能，这主要是利用其中的羧酸与碳二亚胺的反应来增加交联密度，提高粘合剂的强度。其中，羧酸盐是通过在聚氨酯或聚氨酯脲加入二羟甲基丙酸，然后再用叔胺中和得到的。但是，此类粘结剂复配方案中羧基与碳二亚胺的反应活性较低，最终性能通常不足以满足粘合剂对于耐热性的要求。

US5066705描述了使用含有羧基的聚合物、含有羧基的聚氨酯和聚碳二亚胺来制备塑料基材的耐候的水性漆。但是专利中使用的含羧基的聚合物和聚氨酯都具有非常高的酸值，这会导致最终的涂膜具有较高的亲水性，容易受到水或其它物质的影响，涂膜性能下降，使用年限缩短。此外，专利中聚氨酯的羧基是通过使用二羟甲基丙酸或含有羧基的聚酯来引入的，这两种引入方式得到的羧基都具有较大的空间位阻，与碳二亚胺的反应活性降低，最终涂膜的交联密度不高，性能提高并不明显。

EP1272588描述了一种含有至少一种结晶性聚酯-聚氨酯分散体、聚丙烯酸酯共聚物、聚氯丁二烯分散体、可热固化树脂和稳定剂(氨基醇、碳二亚胺和氧化镁)的粘合剂复合物，其中所使用的稳定剂具有抑制体系中聚酯的水解和保持体系稳定的功能。但是这样的多组分体系价格昂贵，失效快，严重限制了其在实际生活中的使用。

CN102216359描述了通过在合成过程中加入单氨基和/或单羟基的羧酸得到了一种末端含有羧基的聚氨酯或聚氨酯脲的水分散体，再与碳二亚胺复配成粘合剂，由于末端羧基的高活性，可以与碳二亚胺发生快速的交联反应，从而明显提高涂膜性能。但是羧酸会影响聚氨酯或聚氨酯脲水分散体的稳定性，同时碳二亚胺本身稳定性不好，这些都不利于这种体系的存储。

CN101381451描述了通过加入位阻型硅氧烷得到可自交联的水性聚氨酯分散体，加入位阻型硅氧烷结构虽然可以保证自交联分散体的稳定储存，但也会导致分散体使用过程中交联反应速度过慢而不能建立需要的性能。同时该专利还指出使用含有甲氧基或者乙氧基等非位阻的硅氧烷交联单体制备的分散体由于不能稳定储存，无自交联性能。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种可自交联的聚氨酯或聚氨酯-脲的水分散体，及其制备方法和用途。本发明的聚氨酯或聚氨酯-脲的侧链含有非位阻型硅氧烷基团，水分散体在干燥和活化过程中，侧链上的硅氧烷相互之间发生水解、交联，自交联性能良好，而且水分散体本身稳定好。

为实现上述目的的一个方面，本发明采用以下技术方案：