[发明专利]水性聚氨酯交联剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种水性聚氨酯交联剂及其制备方法，属于化工产品的技术领域。本发明的水性聚氨酯交联剂由包括HDI三聚体、聚乙二醇、二羟甲基丙酸和三乙胺的反应原料在60～80℃反应得到，并且反应得到的交联剂的NCO值为7.5～8.8wt％。所述HDI三聚体由六亚甲基二异氰酸酯与三羟甲基丙烷在非活性气体保护条件下反应制备得到，并且所述六亚甲基二异氰酸酯与三羟甲基丙烷的摩尔比为3:1。本发明的水性聚氨酯交联剂容易与水分散形成水分散性聚氨酯交联剂，可直接加入到水性聚氨酯(WPU)中作为双组份水性胶粘剂的交联剂使用，而且可显著提高水性聚氨酯涂膜的耐溶剂性、耐冲击强度、硬度以及剥离强度。

技术领域

本发明涉及化工产品的技术领域，更具体地说，本发明涉及一种水性聚氨酯交联剂及其制备方法。

背景技术

水性聚氨酯(WPU)是指以聚氨酯(PU)树脂为基料、以水替代有机溶剂作为分散剂，从而发展起来的新兴高分子材料，也可以称其为水基聚氨酯或水系聚氨酯。1943年斯克拉克成功制备出聚氨酯乳液后，聚氨酯的发展登上了一个新台阶。自此以后，DuPont、拜耳等均对水性聚氨酯进行了研究与开发，制备出了工业化产品，国内也从1972年开始研究水性聚氨酯，进入21世纪后，水性聚氨酯的应用不断拓宽，特别是世界范围内日益高涨的环保要求，更加快了水性聚氨酯工业发展的步伐。水性聚氨酯不仅具有溶剂型聚氨酯所具有的高强度、耐磨损等优异特性，而且具有使用安全、无毒、操作加工方便、不燃、易储存及无环境污染等特点，从而得到广泛的重视，被称作绿色环保型涂料。

水性聚氨酯从诞生之日起就存在多种分类方法，其中按使用形式可分为水性单组份聚氨酯和双组份水性聚氨酯。

水性单组份聚氨酯是以水性聚氨酯树脂为基料并以水为分散介质的一类独立存在的物质，其应用较早，具有很高的断裂延伸率和适当的强度，并能常温干燥，但由于较低的交联度，水性胶膜的耐水性和耐化学品性较差，使得单纯乳液的自增稠性和膜的保光性差、应用范围不广。为提高其性能，目前的研究多着眼于聚氨酯水性分散体的改性研究，其包括以下几种方法：一是选用多官能度的合成原料，如多元醇、多元胺扩链剂等；二是添加内交联剂，如碳化二亚胺、甲亚胺和氮杂环类化合物，通过在涂膜的干燥过程中发生交联反应；三是对聚氨酯乳液进行复合改性，包括环氧树脂、有机硅和丙烯酸酯的复合改性，如PUA复合乳液的出现。

水性双组分聚氨酯是由含-NCO基的低粘度多异氰酸酯固化剂(甲组分)和含-OH基的水性多元醇(乙组分)组成，它的成膜温度低，具有优良的机械性能(涂膜硬度高、附着力强、耐磨性好)，良好的耐化学品性、耐候性，结合了双组份溶剂型聚氨酯高性能和水性涂料低VOC含量的优点，成为涂料工业的研究热点。水可分散多异氰酸酯固化剂作为双组份水性聚氨酯的一个重要组成部分，是决定涂膜性能的重要因素。近年来，其研究已进入实质性阶段的关键，虽然已有相应产品问世，但其应用性能与市场要求仍相差甚远。

20世纪90年代，国际上兴起“绿色革命”，促进了涂料工业向“绿色”方向大步迈进。随着水性聚氨酯的快速发展，水性聚氨酯交联剂也随其产生并快速发展。水性聚氨酯交联剂应用于水性胶粘剂、水性印花胶浆和水性油墨等领域，可提高粘结性能，提高耐水洗牢度。水性聚氨酯的交联剂可作为外加交联剂应用于水性木器漆、水性涂料等水性涂层，可保持高光泽、提高硬度、提高耐水、耐溶剂性能。水性聚氨酯交联剂用于皮革涂饰剂上，使其光泽高、硬度和耐水提高、耐溶剂性能强。水性聚氨酯交联剂作为水性聚氨酯的重要组成部分，其应用领域随着水性聚氨酯应用范围的扩大而扩大。应用于双组份水性聚氨酯的固化剂要求具有良好的溶解性、与其他树脂的混溶性，足够的官能度和反应活性，毒性小。用于双组份水性聚氨酯的固化剂可分为：未改性的低黏度多异氰酸酯和亲水改性的多异氰酸酯。