[发明专利]一种水性聚氨酯、水性聚氨酯涂料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种水性聚氨酯，其制备原料包括以下组分：按重量份计，聚碳酸亚丙酯多元醇(PPC)1000份、甲苯二异氰酸酯(TDI)160‑180份、异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)140‑160份、二羟甲基丙酸(DMPA)40‑60份、三羟甲基丙烷(TMP)70‑90份、1,6‑己二醇(HDO)70‑90份、中和试剂25‑35份、催化剂3‑7份，以及占原料总体质量2‑10％的硅烷偶联剂。本发明采用硅烷偶联剂进行乳化反应形成含硅氧烷的基团，将基团水解后连接到水性聚氨酯分子链上。形成稳定的预聚体，解决传统水性聚氨酯耐水性不足、耐溶剂性差等缺点。

技术领域

本发明属于水性涂料领域，尤其是涉及一种水性聚氨酯、水性聚氨酯涂料及其制备方法。

背景技术

近年来，由于人们对环境保护的重视，水性技术在传统领域的应用成为一个新的热点。在传统的涂料、粘合剂领域目前还大量采用溶剂型高分子材料，这些材料在使用过程中会有大量的有机溶剂挥发进入大气，经过复杂的光化学反应最终形成所谓的光化学烟雾，影响到人的健康及农业生产。涂料以及粘合剂的水性化已经成为未来发展的一个趋势。水性聚氨酯材料由于具有良好的综合性能，同时具有环保性，因而在涂料、粘合剂、皮革涂饰剂等行业得到广泛的应用。

然而，由于水性聚氨酯分子链中含有亲水基团导致其耐水性较差，线性的水性聚氨酯分子链形成的材料，其耐溶剂性及机械性能也不理想。因此，对水性聚氨酯材料进行改性，是近年来的一大重要课题。因此，如何在合成的步骤中提高水性聚氨酯自身的性能，弥补水性聚氨酯的性能缺陷，是亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的就是为了弥补水性聚氨酯的性能缺陷而提供一种水性聚氨酯、水性聚氨酯涂料及其制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种水性聚氨酯，其制备原料包括以下组分：按重量份计，聚碳酸亚丙酯多元醇(PPC)1000份、甲苯二异氰酸酯(TDI)160-180份、异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)140-160份、二羟甲基丙酸(DMPA)40-60份、三羟甲基丙烷(TMP)70-90份、1,6-己二醇(HDO)70-90份、中和试剂25-35份、催化剂3-7份，以及占原料总体质量2-10％的硅烷偶联剂。

优选地，其制备原料包括以下组分：按重量份计，聚碳酸亚丙酯多元醇(PPC)1000份、甲苯二异氰酸酯(TDI)170份、异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)150份、二羟甲基丙酸(DMPA)50份、三羟甲基丙烷(TMP)80份、1,6-己二醇(HDO)80份、中和试剂30份、催化剂5份，以及占原料总体质量10％的硅烷偶联剂。

优选地，所述的聚碳酸亚丙酯多元醇的分子量在3000±500，粘度在3000±100mpa.s/25℃，羟值在28±2。

优选地，所述中和试剂为三乙胺(TEA)，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡(DBTDL)。

一种水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：

(1)按配方备料；

(2)将聚碳酸亚丙酯多元醇(PPC)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)与二羟甲基丙酸(DMPA)混合反应制成预聚体Ⅰ；

(3)再加入三羟甲基丙烷(TMP)、1,6-己二醇(HDO)以及催化剂，反应制成预聚体Ⅱ；

(4)再加入硅烷偶联剂(KH550)水解缩合，加入中和试剂中和，加水乳化，制成预聚体Ⅲ，即得到所述的水性聚氨酯。

优选地，步骤(2)所述的反应温度为80-90℃。

优选地，步骤(3)所述的反应温度为65-75℃。

优选地，步骤(4)加水调节粘度在涂四杯(25℃)粘度20±5s范围。