[发明专利]一种水性聚碳化二亚胺及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种水性聚碳化二亚胺及其制备方法和应用。该水性聚碳化二亚胺具有如式(Ⅰ)所示的结构式：本发明提供的水性聚碳化二亚胺不仅具有较好的交联特性，还可提升水性涂料的附着力，将其作为交联剂使用时，在低添加量下即可显著提升水性涂料对多种基材的附着力。

技术领域

本发明属于水性交联剂技术领域，具体涉及一种水性聚碳化二亚胺及其制备方法和应用。

背景技术

水性聚碳化二亚胺是一种环保型的交联剂，能室温下和水性树脂(如水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯树脂)中的羧基进行交联，可以显著改善水性涂膜的耐化学品性。而且水性聚碳化二亚胺对湿气不敏感，可使用时间长，毒性非常低，因而得到了广泛的应用。

专利名称为制备交联剂水分散液的方法的专利公开了一种聚碳化二亚胺交联剂，该法用多异氰酸酯和含疏水基的单异氰酸酯与亲水胺或羟基的官能化合物反应，再与含疏水基的胺或羟基的官能化合物封端或扩链反应，所得的碳化二亚胺预聚体具有较高官能度的同时具有较低的粘度，易于在水中分散。专利名称为一种不含有机溶剂而且可作为交联剂的稳定的聚碳二亚胺水分散体的制备方法的专利公开了一种聚碳化二亚胺交联剂，该法用多异氰酸酯在催化剂存在下反应得到聚碳化二亚胺，再与亲水胺或羟基官能化合物封端或扩链，所得化合物分散于水中后，用碱或缓冲剂调节PH为碱性，所制备的交联剂具有良好的交联性能和储存稳定性。但上述方法合成的水性聚碳化二亚胺对于许多未打磨难附着的基材，如镀锌板、碳钢板等，附着力提升仍然难以令人满意。

因此，开发一种可提升水性涂料对多种基材的附着力的聚碳化二亚胺交联剂具有重要的研究意义和应用价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷或不足，提供一种水性聚碳化二亚胺。本发明提供的水性聚碳化二亚胺以聚碳化二亚胺作为主链结构，同时含有三环癸烷基团和一定比例的聚己内酯结构，将其作为交联剂使用时，在低添加量下即可显著提升水性涂料对多种基材的附着力。

本发明的另一目的在于提供上述水性聚碳化二亚胺的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述水性聚碳化二亚胺作为交联剂在制备水性涂料中的应用。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种水性聚碳化二亚胺，具有如式(Ⅰ)所示的结构式：

其中，R₁为脂肪族的二异氰酸酯OCN-R₁-NCO去除两个异氰酸酯基团后的残基；R₂为C_1～8的烷基；

Z为

n为0～5的整数；m为1～50的整数；x+y为1～20的整数。

本发明的发明人经反复研究发现，同时含有三环癸烷基团和一定比例的聚己内酯结构的聚碳化二亚胺，将其作为交联剂使用时，在低添加量下即可显著提升水性涂料对多种基材的附着力。这可能是因为：三环癸烷基团的脂环族结构具有低极性，有助于提升聚合物对基材的润湿性，而且其非对称性结构大大降低了聚合物的结晶性，也有助于附着力的提升。而一定含量的柔性的聚己内酯链段可以克服刚性的三环癸烷基团导致聚合物应力偏大的问题，避免附着力的降低。如不含柔性的聚己内酯链段，刚性的三环癸烷基团会使得聚合物应力偏大，附着力提升会显著下降。如含有过多的聚己内酯链段，也会使得聚合物中三环癸烷基团的含量降低，附着力也会下降。

本发明提供的水性聚碳化二亚胺在低添加量下即具有较好的交联效果和附着力提升效果，可作为交联剂广泛应用于水性涂料中，以提升水性涂料对多种基材的附着力。

优选地，所述脂肪族的二异氰酸酯OCN-R₁-NCO为异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、五亚甲基二异氰酸酯或4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯。进一步优选为异佛尔酮二异氰酸酯或4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯。