[发明专利]可室温自交联水性非离子型聚氨酯分散体及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种可室温自交联水性非离子型聚氨酯分散体及其制备方法和应用，包括以下质量份数：聚醚二元醇10～20份、二异氰酸酯0.84～2.5份、二元醇0.1～0.45份、有机金属催化剂0.001～0.006份、二元羟基酮0.1～0.5份、一元羟酮类单体0.3～0.58份、水20～60份、酰肼单体1～4份。本发明的可室温自交联水性非离子型聚氨酯分散体，聚醚二元醇与二异氰酸酯发生预聚反应，形成亲水性醚键，由于醚键的高度亲水，使得聚氨酯分散体无需胺中和即可实现水性化。一元羟酮类单体提高了分子链中酮基的含量，有助于提高聚氨酯分散体形成的涂膜的交联网络的均匀性，以及增加涂膜应力的耗散，从而进一步提高涂膜的力学性能。

技术领域

本发明涉及聚氨酯分散体领域，特别地，涉及一种可室温自交联水性非离子型聚氨酯分散体。此外，本发明还涉及一种包括上述可室温自交联水性非离子型聚氨酯分散体的制备方法和应用。

背景技术

水性聚氨酯树脂由于其独特的自润湿性、低VOC、附着力强、优异的力学性能以及耐化学品、耐候性好等优越性能得到了广泛关注，其性能优于或等同于溶剂型聚氨酯涂料。水性聚氨酯树脂的成膜机理分为物理交联或化学交联。物理交联的树脂也可称为热塑型树脂，主要为聚氨酯树脂中的氨基甲酸酯键及其他极性链段在玻璃化温度以下，依靠分子链间的氢键作用，形成物理交联点进而融合成膜。而化学交联成膜的水性聚氨酯可分为辐射固化或热固化，其涂膜性能主要由分子链中多元醇和异氰酸酯组分的组成和结构决定的。

国内关于水性聚氨酯树脂的制备专利较多，如专利：CN106220806A，CN1176130C，CN102093696B，其制备的原理基本上都是基于在分子链中引入阴离子基团或阳离子基团的方法来实现树脂的水性化，这些水性乳液或分散体由于基团中带有大量的离子基团，会给涂膜带来耐水性差，漆膜硬度低等缺点，最终导致涂膜性能难以达到溶剂型聚氨酯涂料的水平。并且在制备过程中，由于分子量的迅速增加，以及强极性基团之间的作用，往往需要加入许多助溶剂来调整反应黏度，虽然后期会有脱溶剂处理，但会使得制备过程繁琐，最终获得的产物水性聚氨酯树脂存在VOC排放及环保不达标的风险。

室温下物理交联的水性聚氨酯的成膜机理主要依靠的是聚合物大分子链之间的极性作用，所以其模量以及耐溶剂等性能会远低于化学交联成膜的水性聚氨酯树脂。而化学交联成膜的水性聚氨酯的成膜机理主要依靠的是如：羟基(-OH)，氨基(-NH₂)，羧基(-COOH)以及不饱和双键等之间形成化学共价键，该过程是不可逆的，包括逐步聚合以及自由基聚合等，如专利：CN108912296A，而这些反应过程大多需要较高的温度或紫外固化设备以促进或引发反应，树脂在储存过程中还需要添加阻聚剂来延长储存时间，这些都不利于施工的简便。

发明内容

本发明提供了一种可室温自交联水性非离子型聚氨酯分散体及其制备方法和应用，以解决现有的水性聚氨酯形成的涂膜的耐水性差、硬度低、附着力不佳，以及存储稳定较低的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种可室温自交联水性非离子型聚氨酯分散体，包括以下质量份数：聚醚二元醇10～20份、二异氰酸酯0.84～2.5份、二元醇0.1～0.45份、有机金属催化剂0.001～0.006份、二元羟基酮0.1～0.5份、一元羟酮类单体0.3～0.58份、水20～60份、酰肼单体1～4份。

进一步地，聚醚二元醇10～15份、二异氰酸酯1.5～2.5份、二元醇0.1～0.2份、有机金属催化剂0.004～0.006份、二元羟基酮0.1～0.3份、一元羟酮类单体0.3～0.4份、水25～60份、酰肼单体1～3份。

进一步地，可室温自交联水性非离子型聚氨酯分散体的固含量为30％～50％；可室温自交联水性非离子型聚氨酯分散体的粘度为2800mPa·s～4000mPa·s(25℃)。