[发明专利]一种阳离子水性聚氨酯及其制备方法、涂料组合物及其制备方法

权利要求书

1.一种阳离子水性聚氨酯，其特征在于，具有式(I)所示的结构；

其中，a为1～5；

R₁如式(2)～(6)任意一项所示：

R₂如式(7)所示：

其中，m为1～30，n为1～35；

R₃如式(8)～(10)任意一项所示：

R₄如式(12)～(14)任意一项所示：

2.一种如权利要求1所述的阳离子水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在保护性气体的条件下，将除水后的聚(碳酸酯-醚)二元醇和二异氰酸酯在有机溶剂中反应，得到末端带有NCO基团的聚氨酯预聚物一；

2)在催化剂作用下，将上述步骤得到的聚氨酯预聚物一与亲水扩链剂进行反应，得到预聚物二；

3)将上述步骤得到的预聚物二、磷酰基三甲醇和二元醇再次反应，得到预聚物三；

4)将上述步骤得到的预聚物三中和后，再进行乳化，得到阳离子水性聚氨酯。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯以及二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种；

所述有机溶剂包括丁酮、丙酮和环己酮中的一种或多种；

所述催化剂包括二月桂酸二丁基锡；

所述亲水扩链剂包括N-甲基二乙醇胺、N-丁基二乙醇胺和N-苯基二乙醇胺中的一种或多种；

所述二元醇包括乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇和己二醇中的一种或多种。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述聚(碳酸酯-醚)二元醇的分子量为1500～5000道尔顿；

所述聚(碳酸酯-醚)二元醇与所述二异氰酸酯的质量比为(125～238)：(36～76)；

所述亲水扩链剂与所述聚(碳酸酯-醚)二元醇的质量比为(6.46～16.65)：(125～238)；

所述二元醇与所述聚(碳酸酯-醚)二元醇的质量比为(3.50～7.0)：(125～238)。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述中和为加入酸中和；

所述酸包括三氟乙酸、三氯乙酸、醋酸和盐酸中的一种或多种；

所述乳化为加入水乳化。

6.根据权利要求2～5任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，所述反应的温度为70～80℃；所述反应的时间为1.5～3小时；

所述步骤2)中，所述反应的温度为30～40℃；所述反应的时间为1～2小时；

所述步骤3)中，所述再次反应的温度为45～80℃；所述再次反应的时间为1.5～2小时。

7.一种涂料组合物，其特征在于，包括权利要求1所述的阳离子水性聚氨酯或权利要求2～6任意一项所制备的阳离子水性聚氨酯。

8.根据权利要求7所述的涂料组合物，其特征在于，还包括：

所述阳离子水性聚氨酯为100～220重量份。

9.根据权利要求8所述的涂料组合物，其特征在于，所述水性增稠剂包括BENAQUA4000、WT-113和WT115中的一种或多种；

所述水性流平剂包括BYK-350、BYK-359和BYK-381中的一种或多种；

所述水性消泡剂包括BYK-019、BYK-021和BYK-A500中的一种或多种；

所述水性润湿剂包括BYK-187、BYK-3400和BYK-3410中的一种或多种；

所述水性助溶剂包括异丙醇、乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚和二丙二醇丁醚中的一种或多种；

所述水性固化剂包括水性多异氰酸酯。

10.一种如权利要求8或9所述的涂料组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)将阳离子水性聚氨酯、水性增稠剂、水性消泡剂、水性流平剂和水性润湿剂进行混合后，得到混合物；

(b)向上述步骤得到的混合物中，加入水性助溶剂和水性固化剂，再次混合后，得到涂料组合物。