[发明专利]一种室温自交联改性水性聚氨酯树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子聚合物领域，具体公开了一种室温自交联改性水性聚氨酯树脂。

背景技术

随着人们环保意识以及环保法规的加强，环境友好的水性聚氨酯的研究、开发日益受到重视，水性聚氨酯是优秀树脂的代表，是现代水性树脂研究的热点之一。

为改善水性聚氨酯树脂的性能，业界中引用了自交联法。所谓自交联法是指在水性聚氨酯成膜后，能自动进行化学反应实现交联，提高涂膜的交联度，改善涂膜的性能。因此必须对水性聚氨酯的大分子结构进行改性，使得其在成膜后能发生自动氧化交联反应和水解缩合反应，提高综合性能。该法应用较广，市场上已有相关产品应市

根据现有技术的自交联改性水性聚氨酯树脂对研磨料金刚砂的粘附力较弱，抗撕裂强度仍有欠缺，带水打磨漆膜易破损。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提高自交联改性水性聚氨酯树脂对研磨料的粘附力，增加抗撕裂强度，克服带水打磨漆膜易破损的问题。

本发明提出一种室温交联改性水性聚氨酯树脂，该树脂水分挥发后经过一段时间放置或简单烘烤与金刚砂反应交联，显著提高附着力和成膜的撕裂强度和耐水性。

为了实现以上目的及其他目的，本发明是通过包括以下技术方案实现的：

一种室温自交联改性水性聚氨酯树脂，由以下组分按重量份数制成：

作为以上技术方案的一种改进，所述多异氰酸酯由甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、萘-1,5-二异氰酸酯、多亚甲基多苯基异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或其任意多种组成。

作为以上技术方案的一种改进，所述多元醇由聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚四氢呋喃醚多元醇、聚环氧乙烷多元醇、聚环氧丙烷多元醇、端羟基聚丁二烯、聚硅氧烷多元醇和聚酯醚多元醇中的一种或其任意多种组成。

作为以上技术方案的一种改进，所述的多元醇为二元醇。

作为以上技术方案的一种改进，所述多元醇由己内酯二元醇、聚碳酸酯二元醇、聚四氢呋喃醚二元醇、聚环氧乙烷二元醇、聚环氧丙烷二元醇、端羟基聚丁二烯和聚硅氧烷二元醇中的一种或其任意多种组成。

作为以上技术方案的一种改进，所述多异氰酸酯中多异氰酸酯基团与所述多元醇中羟基基团的摩尔数之比为0.97～0.98。

作为以上技术方案的一种改进，所述第一扩链剂由二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、二羟甲基戊酸和二羟甲基辛酸中的一种或其任意多种组成。

作为以上技术方案的一种改进，所述第二扩链剂由乙二醇、一缩二乙二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、二甘醇、甘油、山梨醇、三羟甲基丙烷和二羟甲基环己烷中的一种或其任意多种组成。

作为以上技术方案的一种改进，所述有机铋催化剂由Coscat83、有机铋1610、有机铋2010、有机铋2810和有机铋2808中的一种或其任意多种组成。

作为以上技术方案的一种改进，所述硅烷偶联剂由氨基偶联剂、环氧基偶联剂和乙烯基偶联剂的一种或其任意多种组成。

本发明还公开了一种制备如上所述室温自交联改性水性聚氨酯树脂的方法，包括以下步骤：

步骤1：多元醇和多异氰酸酯在85～95℃下反应2～3h；

步骤2：再加入第一扩链剂和第二扩链剂在75～85℃下反应1～3h；

步骤3：然后加入有机铋催化剂在65～75℃下反应2～3h；

步骤4：降温至35～45℃加入硅烷偶联剂，加入三乙胺中和；

步骤5：加入水后的产物经85～95℃下反应2～3h，真空脱出丙酮即获得所述水性聚氨酯树脂。

作为以上技术方案的一种改进，在步骤2中，加入第一扩链剂和第二扩链剂的同时加入丙酮降低粘度。

作为以上技术方案的一种改进，丙酮的作用为调整反应溶液的粘度，添加量可根据反应需要酌情添加。

作为以上技术方案的一种改进，硅烷偶联剂选择失水交联慢的牌号，水分挥发后经过一段时间放置或简单烘烤产生交联。

本发明还公开了一种如上所述室温自交联改性水性聚氨酯树脂在涂料中的用途。

所述用途为将所述水性聚氨酯树脂经增稠、润湿、消泡处理后，可直接涂布。

上述所述增稠、润湿、消泡处理步骤均采用现有技术中常用方式进行。