[发明专利]一种水性固化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于化学领域，具体涉及一种水性固化剂及其制备方法和应用。

背景技术

目前水性双组分涂料是水性木器涂料推广的关键技术。它由于可以形成致密的化学交联网络，有效的提升漆膜的耐磨性，耐化学性和耐久性，从而满足我国市场对木器家具较苛刻的外观和使用需求。目前，市场上的脂肪族水性固化剂的生产技术主要被外企垄断，价格昂贵，干性慢，影响家具厂的生产成本和速度，极大的限制了水性双组份涂料在我国尤其是中小型家具厂中的推广。

水性双组份聚氨酯(2KPU)涂料包括含有活性氢的多元醇组分和含有活性异氰酸酯基团(-N＝C＝O,-NCO)的水性固化剂组分。异氰酸酯和活性氢反应生成刚性氨基甲酸酯键并通过前者在树脂中的扩散和交联形成了三维结构，从而形成具有优异性能的漆膜。目前常见的水性固化剂，为了避免NCO基团与水反应，通过化学改性方法将部分NCO基团转化为含有亲水链段的基团，将固化剂分子从油性转化为两亲性，达到其在室温下可以稳定分散在水中的目的。此项技术最早由拜耳公司在90年代发明，以化学活性低的脂肪族异氰酸酯为基础。但是，水性脂肪族异氰酸酯一方面价格昂贵，另一方面其反应活性较芳香族异氰酸酯低，虽然在水中的稳定性好，但交联反应速度慢，漆膜的干燥速度慢。

随着国家对环保的重视，木器涂料行业对性价比高的水性固化剂有着迫切的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水性固化剂及其制备方法和应用，该水性固化剂以多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PMDI)为基础，本发明还提供了该水性固化剂的制备方法及其在水性涂料尤其在水性双组份聚氨酯(2KPU)涂料中的应用。

本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的。

一方面，本发明提供了一种水性固化剂，包含或由以下配比的组分组成：PMDI 70-90wt％、复合乳化剂1～25wt％、第一单羟基聚醚1-10wt％、溶剂0～5wt％；

优选地，所述水性固化剂包含或由以下配比的组分组成：PMDI 85-90wt％、复合乳化剂5-10wt％、第一单羟基聚醚1-5wt％、溶剂0-3wt％；

优选地，所述水性固化剂包含或由以下配比的组分组成：PMDI 85-90wt％、复合乳化剂5-10wt％、第一单羟基聚醚1-5wt％、溶剂1-3wt％；

优选地，所述水性固化剂包含或由以下配比的组分组成：PMDI 85wt％、复合乳化剂8wt％、第一单羟基聚醚4wt％、溶剂3wt％；

优选地，所述PMDI的结构式如下所示：

其中，n为3～6。

所述复合乳化剂包含或由以下配比的组分构成：合成MDI型乳化剂80-90wt％、非离子型乳化剂5～15wt％和亲油乳化剂2-10wt％；

优选地，所述复合乳化剂包含或由以下配比的组分构成：合成MDI型乳化剂85-90wt％、非离子型乳化剂5～10wt％和亲油乳化剂2-5wt％；

优选地，所述复合乳化剂包含或由以下配比的组分构成：合成MDI型乳化剂90wt％、非离子型亲水乳化剂8wt％和亲油乳化剂2wt％。

所述合成MDI型乳化剂包含或由MDI和第二单羟基聚醚组成；其中，按反应当量计，所述第二单羟基聚醚的-OH与所述MDI的-NCO的摩尔比为0.95～1.10；

优选地，按反应当量计，所述第二单羟基聚醚的-OH与所述MDI的-NCO的摩尔比为0.99-1.03；

优选地，按反应当量计，所述第二单羟基聚醚的-OH与MDI的NCO的摩尔比为1.0-1.02；

更优选地，按反应当量计，所述第二单羟基聚醚的-OH与所述MDI的-NCO的摩尔比为1.01；

优选地，所述MDI选自4,4-MDI和2,4-MDI中的一种或多种，优选4,4-MDI；

优选地，所述第二单羟基聚醚选自聚乙二醇单甲醚和聚丙二醇乙二醇共聚单醚中的一种或多种；优选地，所述聚乙二醇单甲醚选自MPEG350、MPEG550和MPEG750的一种或多种，优选为MPEG550；

优选地，所述非离子型亲水乳化剂为陶氏Terigitol 15-s；

优选地，优选地，所述亲油型乳化剂为司盘80。

优选地，所述第一单羟基聚醚为聚乙二醇单甲醚；优选地，所述聚乙二醇单甲醚选自MPEG350、MPEG550和MPEG750的一种或多种，优选为MPEG550。

优选地，所述溶剂为丙酮。