[发明专利]无溶剂有色多异氰酸酯固化剂及其制备方法与用途

说明书

本发明公开了一种无溶剂有色多异氰酸酯固化剂及其制备方法与用途，属于涂料技术领域，它包括烯醇或丙烯酸酯对多异氰酸酯改性，再在引发剂作用下发生不饱和双键的共聚，得到改性多异氰酸酯预聚体，该改性多异氰酸酯预聚体与色浆混合并分散研磨均匀后继续经脱水处理制得无溶剂有色多异氰酸酯固化剂。该固化剂的固含量为100％，室温下的粘度为4000～6000mPa·s。理论的NCO含量在8～24％之间，由其制备的具备不同颜色的涂料有利于提高漆膜的耐水、耐盐雾、耐溶剂介质等常规性能。

技术领域

本发明涉及一种多异氰酸酯固化剂，属于涂料技术领域，具体的涉及一种无溶剂有色多异氰酸酯固化剂及其制备方法与用途。

背景技术

聚氨酯涂料是目前涂料工业中发展最快的品种之一，具有许多优点：(1)聚氨酯分子链段结构中含有一定量的氨基甲酸酯(-NHCOO-)重复单元，能够形成大量的氢键，在外力作用下，氢键吸收外界能量被破坏，当外力去除后又可以重新形成，使得聚氨酯涂料的漆膜具有优良的柔韧性和耐机械磨损性。与其他涂料相比，在漆膜硬度相同的情况下，由于氢键的作用使得聚氨酯漆膜具有最大的断裂伸长率，因此被广泛应用于地板漆和甲板漆。(2)聚氨酯中的氨基甲酸酯等极性基团可以与底材中的羟基、胺基、酰胺基等极性基团形成大量氢键，使漆膜对木材、塑料、橡胶、金属(钢、铝等)、混凝土等不同的底材均具有优良的附着力。(3)与其他树脂相容性好，可与环氧树脂、聚酯树脂、醇酸树脂、聚丙烯酸酯等混合制漆，改善漆膜性能。

双组分聚氨酯涂料(two-component polyurethane coatings，2K-PU)主体由羟基树脂和多异氰酸酯固化剂组成。商品化的多异氰酸酯固化剂都是用二元异氰酸酯为原料合成的。按照异氰酸酯基(-NCO)与碳原子相连的结构特点，二元异氰酸酯原料可以分为四大类：(1)芳香族二异氰酸酯，如甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)等；(2)芳脂族二异氰酸酯(即在芳基与异氰酸酯基间连有脂肪烃基，多为亚甲基)，如苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)；(3)脂肪族二异氰酸酯，如六亚甲基二异氰酸酯(HDI)等；(4)脂环族二异氰酸酯，如异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、4,4'-亚甲基-二环己基二异氰酸酯(H₁₂MDI)等。目前，市场上使用量较大的双组分聚氨酯涂料用多异氰酸酯固化剂有两大类：(1)芳香族类多异氰酸酯固化剂，主要包括甲苯二异氰酸酯与三羟甲基丙烷加成物固化剂(TDI/TMP，Desmodur L75)、甲苯二异氰酸酯三聚体固化剂(TDI-trimer，Desmodur IL1351)、聚合二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI，Desmodur VL50)；(2)脂肪族(脂环族)类多异氰酸酯固化剂，主要包括六亚甲基二异氰酸酯缩二脲(HDI-biuret，Desmodur N3200)、六亚甲基二异氰酸酯三聚体(HDI-trimer，Desmodur N3390、N3900)，异佛尔酮二异氰酸酯三聚体(IPDI-trimer，Desmodur Z4470)等。芳香族多异氰酸酯固化剂原料价格便宜，其-NCO基反应活性较高，以其制备的2K-PU漆膜硬度较高、耐化学品性较好，但其苯环的存在使得漆膜耐候性较差、易黄变和粉化，同时漆膜柔韧性相对较差；而以脂肪族(脂环族)多异氰酸酯固化剂制备的2K-PU漆膜具有优异的柔韧性和耐候性，但该类固化剂产品原料价格昂贵，由于其-NCO基反应活性相对较低，导致涂膜表干速度较慢、漆膜硬度相对偏低。

然而上述多异氰酸酯固化剂如下问题：1、大多数溶剂型聚氨酯涂料用的固化剂固含量为30～75％，其余部分为酯类、醚类、芳烃类溶剂，在使用过程中产生大量的VOC排放，对环境造成污染；2、普通的多异氰酸酯固化剂为危化品，不利于运输和储存；3、施工过程中，由于大量溶剂挥发，施工环境刺激性大、毒性大，对人体伤害较大；4、常规涂料中，聚氨酯固化剂一般作为涂料的NCO组分，羟基组分多为聚酯树脂、醇酸树脂、丙烯酸树脂等，传统的制漆工艺是用羟基树脂进行配方设计、颜色调整，这样造成了配方通用性不强；5、普通的无溶剂树脂或固化剂粘度过大，不宜施工。

发明内容