[发明专利]一种高性能水性聚氨酯分散体及其应用

说明书

技术领域

本发明属于涂料和防水胶粘剂技术领域，具体涉及一种高性能水 性聚氨酯分散体及其应用。

背景技术

水性聚氨酯以水为分散介质，具有环保无毒的优点，并且对许多 基材具有良好的粘结性能，在涂料和胶粘剂领域里面具有较好的应用 前景。水性聚氨酯用作涂料的基材必须具有良好的耐水性、耐醇性、 耐热性和较高的硬度，用作防水胶粘剂必须具有良好的耐水性。

专利CN1362436A将1，6-己二异氰酸酯、四甲基苯二甲基异氰酸 酯和其他二异氰酸酯配合使用制备的水性聚氨酯，其特点是既具有较 高的粘结性能，又具有较强机械强度，适合用作涂料和胶粘剂基材， 但并未报道具有良好的耐水性、耐醇性、耐热性和较高的硬度。专利 CN1554688A采用有机硅和无机硅改性水性聚氨酯，提高了机械强度 和耐水性，该专利只报道了聚醚多元醇体系，所获得的硬度提高有限， 并且采用无机硅酸盐改性水性聚氨酯，会降低涂层的光泽度。专利 CN1611522采用含氟丙烯酸酯和丙烯酸酯硅烷偶联剂改性水性聚氨 酯，获得了很好的防水性和耐溶剂性能，但制备成本太高，经济实用 性不强。专利CN1805990A利用己二酰肼与酮羰基反应制备内交联水 性聚氨酯分散体，内交联结构阻碍小分子渗透而提高水性聚氨酯的耐 水性和耐溶剂性，但是该发明的结果显示，所制备的内交联水性聚氨 酯耐溶剂和耐水性提高幅度很小。专利CN101020738A同时采用内交 联和硅烷偶联剂改性水性聚氨酯，提高了水性聚氨酯的耐水性和粘结 力，但并未涉及到硬度、耐溶剂和耐热性的改善。专利CN1144827C 采用植物油改性聚酯多元醇制备水性聚氨酯分散体，获得了较好的耐 水性和耐醇性，但是植物油改性的水性聚氨酯涂层柔软、硬度低、发 黄和染色效果差。专利CN1246404C报道采用含环状结构的聚醚多元 醇和单羟基聚环氧乙烷制备水性聚氨酯，其特征是环状结构只限于芳 香族环，环状结构只在聚醚链段上，水性聚氨酯适合做塑料底漆，但 是水性聚氨酯中聚环氧乙烷质量分数至少50％，所制备的水性聚氨 酯非常柔软，硬度非常低，聚环氧乙烷非常容易吸水导致水性聚氨酯 耐水性非常差。专利CN1934152A报道了含芳香环状结构聚酯多元醇 和单官能聚环氧乙烷并用制备水性聚氨酯，其特征是基于芳香族多羧 酸的聚酯多元醇的分量超过60％，单官能聚环氧乙烷超过50％，水 性聚氨酯表现出良好的粘接力和柔软感，同样，聚环氧乙烷含量太高， 导致水性聚氨酯涂料硬度和耐水性非常差。专利CN1827690A报道了 含芳香族环状结构的聚酯多元醇制备水性聚氨酯，但是该水性聚氨酯 在邻苯二甲酸含量很高时，不能单独成膜，并且耐水性非常差，需要 用丙烯酸乳液改性后才具有较好的耐水性。

现有技术在提高水性聚氨酯性能方面取得了一定效果，但并未对 水性聚氨酯的耐水性、耐醇性、耐热性和硬度等综合性能的全面提高 进行深入的研究，也未见相关技术报道。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种高性能水性聚氨酯分散体。本发明 经过大量实验发现含有环状结构的聚合物多元醇能较好地提高水性 聚氨酯分散体耐水性、耐醇性、耐热性和硬度等综合性能，并将此发 现通过精确的实验条件进行确定，制备得到所述高性能的分散体。

本发明的另一个目的是提供所述水性聚氨酯分散体的应用。

本发明的目的通过以下技术方案来予以实现：

提供一种高性能水性聚氨酯分散体，是采用聚氨酯预聚物液体与 扩链剂、中和剂和水制备得到；所述聚氨酯预聚物液体采用含有质量 分数2～80％环状结构的聚合物多元醇为主要原料与多异氰酸酯制备 得到，所述制备方法和扩链剂、中和剂和水在制备体系中所占质量百 分比例可参照本领域常规技术方法和常用比例。

作为优选方案，本发明所述高性能水性聚氨酯分散体具体可由以 下组分按照所述的质量百分数反应制备得到：

(a)聚氨酯预聚物液体  3～60％；

(b)中和剂            0.3～4％；

(c)水                28～96.7％；

(d)扩链剂            0～8％。

作为可获得更高性能产品的优选方案，所述高性能水性聚氨酯分 散体由以下组分按照所述的质量百分数反应制备得到：

(a)聚氨酯预聚物液体  25～55％；