[发明专利]一种水性聚氨酯树脂、涂料及其制备方法

说明书

本发明公开一种水性聚氨酯树脂、涂料及其制备方法，将饱和聚酯多元醇、(甲基)丙烯酸酯等与多异氰酸酯、溶剂混合后反应，再加入扩链剂、助溶剂、改性扩链剂及自由基引发剂、乙烯基聚硅氧烷进行反应，进行中和、降温，加水进行分散乳化，再进行扩链反应，得到水性聚氨酯树脂。本发明的水性聚氨酯树脂结合聚氨酯的高硬度、高回弹柔韧性与乙烯基聚硅氧烷的耐温性、高透光率、耐磨性等，树脂接枝率高、乳液稳定性好，且漆膜具有优异的光泽度、硬度和耐热性。

技术领域

本发明涉及一种水性聚氨酯树脂，由其配制成水性聚氨酯涂料，具有良好的光泽度及耐热性能。

技术背景

水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的高分子材料，具有成膜性好，粘接强度大，光泽度高，抗腐蚀性强，力学性能优异，环保等优点，是取代溶剂型聚氨酯的必然趋势。

但是，目前木材防护用水性聚氨酯透明清漆普遍存在着耐热性低、活化温度高的问题。单一水性聚氨酯材料由于分子结构中氨基甲酸酯的特点，耐热温度通常在80℃以下，达不到家具木材、包括茶几木材用清漆的耐干热要求。通过调整软硬段比例可以调整其耐热温度，但由此获得的高耐热性产品其活化温度也高，因而在使用时必须添加固化剂，以提高树脂的交联密度，但漆膜的回弹柔韧性下降了，将盛满开水的玻璃杯或一次性纸杯放置于其漆膜涂层上，待开水冷却后移开水杯，涂层上同样会留下不可复原的凹痕，无法满足应用要求。因此，研究合成高硬度、高柔韧回弹性且耐热性高的水性聚氨酯高性能家具水性漆，现已成为许多研究者的研究热点。

专利CN201110028348.8中公开一种单组分高耐热性水性聚氨酯胶粘剂的制备方法，用纳米二氧化硅改性水性聚氨酯，制备得到单组分耐热温度能达到160℃以上的胶粘剂，但在制备过程中纳米二氧化硅很难溶解与分散均匀，且在固化成膜过程中影响漆膜的通透性，在应用中存在局限性。

专利CN101633828A中公开一种高耐热性水性聚氨酯胶粘剂的制备方法，通过引入硅烷偶联剂进行二次扩链，以及复配功能性聚乙烯醇，得到高耐热性水性聚氨酯胶粘剂，但聚乙烯醇偏软，不适用于对硬度、抗划伤等性能要求比较高的木器漆。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种水性聚氨酯树脂、涂料及其制备方法，结合聚氨酯的高硬度、高回弹柔韧性与乙烯基聚硅氧烷的耐温性、高透光率、耐磨性等，制备的水性聚氨酯树脂接枝率高、乳液稳定性好，放置长达6个月无漂油、凝胶、相分离等现象，且漆膜固化后硬度提高快，无‘油窝’现象，具有优异的光泽度、硬度、柔韧回弹性和耐热性。

本发明的技术方案如下：

一种水性聚氨酯树脂，其制备方法包括以下步骤：

将不饱和聚酯多元醇、饱和聚酯多元醇、(甲基)丙烯酸酯与多异氰酸酯、溶剂混合后进行反应，再加入扩链剂、助溶剂、改性扩链剂及自由基引发剂，升温后加入乙烯基聚硅氧烷进行反应，反应完成后进行中和、降温，加水进行分散乳化，再加入扩链剂2进行二次反应，反应完成后除掉溶剂，得到水性聚氨酯树脂；所述改性扩链剂由含环氧基的烯基化合物与羟基羧酸反应得到。

所述不饱和聚酯多元醇是由不饱和多元酸与多元醇通过酯化、缩聚反应制备得到，或者由不饱和多元酸与不饱和多元醇通过酯化、缩聚反应制备得到，或者由饱和多元酸与不饱和多元醇通过酯化、缩聚反应制备得到，包括不饱和脂肪族聚酯多元醇，其制备方法是现有技术。

优选的，不饱和聚酯多元醇由不饱和多元酸与多元醇通过酯化、缩聚反应制备得到，所述不饱和多元酸与多元醇的摩尔比为1：(1.2-1.5)，所述不饱和多元酸为衣康酸、反丁烯二酸、戊烯二酸或顺丁烯二酸酐；所述多元醇优选为新戊二醇、1,4-丁二醇、一缩二乙二醇、乙二醇、三羟甲基丙烷中的一种或几种，制备方法可参照文献：王传兴，徐勤虹，杨明等，聚衣康酸丁二醇酯的合成[J],石油化工高等学校学报，2017年第30卷第2期(7-11)。