[发明专利]一种水性超支化结构改性聚氨酯聚合物及其制备方法、及自修复漫反射涂料组合物

说明书

本发明公开了一种水性超支化结构改性聚氨酯聚合物及其制备方法、以及自修复漫反射涂料组合物，该聚合物的制备包括:脂肪族聚醚二元醇、脂肪族聚酯二元醇在90～150℃减压抽真空，降温至60～90℃，加入催化剂、脂肪族二异氰酸酯；加入亲水性扩链剂反应1～3小时；加入端羟基超支化聚合物，反应1～2小时；加入亲水性扩链剂扩链剂，反应1～2小时；降至常温，加入中和剂调节PH值至7～9；加入磺酸盐类亲水性扩链剂、去离子水反应0.5～1小时，制得水性超支化结构改性聚氨酯聚合物。本发明的自修复漫反射涂料组合物包含上述聚氨酯聚合物，该涂料组合物具有自修复、漫反射性能，透明性好，兼备硬度与柔韧性。

技术领域

本发明涉及聚氨酯涂料领域，具体涉及一种水性超支化结构改性聚氨酯聚合物及其制备方法，同时涉及一种自修复漫反射涂料组合物。

背景技术

随着社会工业水平及人民消费水平的升级，消费者对日常用品及工业用品的外观、触感、体验舒适度要求越来越苛刻。许多高档用品开始以美观、舒适的外形及触感吸引大众的注意。防眩光涂层的应用也就应运而生。它以美观的外表,舒适的人体生理学触感,逐渐在汽车内饰、电子产品等行业占得一席之地,并日渐获得更多的青睐。

防眩光材料可分为两种类型：粒子漫射型和表面浮雕型。粒子漫射型防眩光材料包含一层光漫射层，由粘结剂树脂和光扩散粒子(LDP)组成，当光通过树脂和粒子的界面会发生折射。目前慢反射型涂料主要依靠添加无机填料，即向涂料的体系中加入一定量的消光助剂，主要为各种粒径的二氧化硅或三氧化二铝等。CN101235244A描述了一种利用无机-有机复合的方法制备的二氧化硅粒子，后将其与多官能团丙烯酸酯和引发剂并用，制备出一种防眩光的涂料，再涂布得到硬质涂层，该涂层同时还具有良好的耐磨损性、耐老化性和抗污性。另外，防眩光材料要求具有高透光率和光漫射性能，但光漫射效果增加的同时，往往伴随着光透射率的下降，这对制备兼具高透射率和光漫射性能的薄膜来说是一项很大的挑战。但是，加入的无机填料与涂料的有机体系很难完美互溶，长期放置必然出现分离等不稳定状态，在后期的储存和使用中，由于填料的沉降可能导致无机填料位于容器底部，影响后期的涂布效果，对生产造成不良影响。

聚氨酯有良好的透光性和耐候性，使用脂肪族二异氰酸酯合成的聚氨酯更是具有优异的耐黄变性，保证了高透光性，是理想的光学涂料。中国发明专利申请2014105797477公开了一种防眩光用聚氨酯涂料合成方法，该发明方法简单，成本低廉，合成的聚氨酯涂料稳定性好，防眩光性能优异，但是该涂料透明性差。中国发明专利申请201710037727.0公开了一种自修复防眩光水性聚氨酯涂料，其透明性较好，但是由于涂料完全是二元醇与二异氰酸酯制备的线性聚氨酯，其无法形成致密的空间网络结构，涂料的柔韧性虽好，但是硬度不足。

因此，如何制备一种可自修复的、具有漫反射性能的、透明性好、硬度与柔韧性兼备的水性涂料成为极大的挑战。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种水性超支化结构改性聚合物，以及由此制成的自修复漫反射聚氨酯涂料。超支化结构基团参与聚氨酯聚合物的反应，制备多支链树形结构的聚氨酯聚合物，此聚合物呈现出特殊的空间三维网络形态，柔韧性佳且兼具较高的硬度；超支化聚合物为空间核结构，与子链段中的聚醚基团、聚酯基团、聚氨酯基团的微观结晶性、微观链段相容性的差异产生漫反射，同时单组份体系保证了涂料良好的高透射性。磺酸盐基团参与扩链，聚合物中产生可逆的离子间作用力，在分子出现微小裂痕的时候，不需加入修复剂即可通过可逆的离子键断裂重组实现自修复。

本发明的水性超支化结构改性聚氨酯聚合物，其制备方法包括下述步骤：

(1)称取一定量的脂肪族聚醚二元醇、脂肪族聚酯二元醇，在90～ 150℃减压抽真空脱水，降温至60～90℃，通氮气，加入一定量的催化剂、脂肪族二异氰酸酯，反应1～5小时；

(2)向步骤(1)产物中加入一定量的亲水性扩链剂，加入的亲水性扩链剂与步骤(1)中所用脂肪族二异氰酸酯的摩尔比为0.05～0.3:1，反应1～ 3小时；