[发明专利]水分散型多异氰酸酯固化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水分散型多异氰酸酯固化剂及其制备方法，特别适合作为水性双组分防腐蚀涂料的固化剂。

背景技术

在防腐蚀涂料领域有溶剂型防腐蚀涂料和水性防腐蚀涂料两个大类，其中溶剂型防腐蚀涂料发展已经非常成熟，而水性防腐蚀涂料则在近几年才成为一个研究热点，其综合性能尤其是防腐蚀性能还不能和溶剂型防腐蚀涂料相提并论。但是随着世界环境污染的加重以及石油资源状况的日益严峻，各国的环保法规相继出台，涂料的水性化已迫在眉睫。在水性防腐蚀涂料方面，羟基丙烯酸酯乳液与可水分散的异氰酸酯配套体系为研究方向之一。由于普通乳液中含有乳化剂、pH调节剂等亲水性小分子，而且异氰酸酯也有亲水基团，因此这种水性防腐蚀涂料的防腐蚀性与同类型溶剂性涂料仍有一定差距。虽然在羟基丙烯酸酯上接枝环氧树脂或磷酸酯基团对防腐蚀性有一定的提高，但由于接枝量大时往往对乳液稳定性存在极其明显的影响，所以接枝量往往很小，这样对防腐蚀性能的提高程度是有限的，有时候甚至不明现显。进而影响了水性防腐蚀涂料的推广应用。

发明内容

本发明的第一个目的是：提供一种水分散型多异氰酸酯固化剂，用它配制的水性双组分防腐蚀涂料涂膜的防腐蚀性得到提高。

实现本发明第一个目的的技术方案是：一种水分散型多异氰酸酯固化剂，其特点在于，它是用2～30重量份羟基环醚化合物，以固体计的100重量份多异氰酸酯和≤30重量份助溶剂为原料，经加热反应得到的与羟基环醚化合物结合的多异氰酸酯；

所述羟基环醚化合物的结构式如下：

其中：R1、R2、R3为H、OH、C1～C10的烷基、C1～C10的烷氧基中的一种，R1、R2、R3相同或不同，OH基最多为两个。

上述水分散型多异氰酸酯固化剂，其所述与羟基环醚化合物结合的多异氰酸酯的结合历程是：在羟基环醚化合物与多异氰酸酯加热反应时，先通过其羟基的氧与异氰酸基的碳原子进行亲核反应而结合，同时其羟基的氢被异氰酸基的氧吸引，最后经过重排反应羟基的氢与异氰酸基的氮结合形成氨酯键，从而使羟基环醚化合物与多异氰酸酯结合。用化学反应式表示如下(其中R’OH代表羟基环醚化合物)：

上述水分散型多异氰酸酯固化剂，其所述多异氰酸酯为脂肪族多异氰酸酯、芳香族多异氰酸酯中的至少一种。

上述水分散型多异氰酸酯固化剂，所述脂肪族多异氰酸酯是1，6-己二异氰酸酯二聚体、1，6-己二异氰酸酯三聚体、异佛尔酮二异氰酸酯二聚体，异佛尔酮二异氰酸酯三聚体，1，6-己二异氰酸酯/异佛尔酮二异氰酸酯混合二聚体、1，6-己二异氰酸酯/异佛尔酮二异氰酸酯混合三聚体中的至少一种；所述芳香族多异氰酸酯是4，4-二苯甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯三聚体中的至少一种。

上述水分散型多异氰酸酯固化剂，其所述助溶剂为丙酮、丁酮、醋酸丁酯、醋酸乙酯、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、乙酰丙酮、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇乙醚醋酸酯中的至少一种。

本发明的第二个目的是：提供一种制备上述水分散型多异氰酸酯固化剂的方法，操作简单，产品质量稳定。

实现本发明第二个目的的技术方案是：一种制备上述水分散型多异氰酸酯固化剂的方法，其特点在于，在反应容器中加入以固体计的100重量份多异氰酸酯，升温到100～150℃，在0.05～0.1MPa的真空度下，抽真空1～3小时，抽除多异氰酸酯中含有的溶剂后，加入≤30重量份助溶剂并调节温度到60～90℃，然后加入2～30重量份羟基环醚化合物，在1～3小时加完，保温3～6小时后，降温、包装即制得水分散型多异氰酸酯固化剂产品。

上述水分散型多异氰酸酯固化剂的制备方法中，所述羟基环醚化合物的结构式如下：

其中：R1、R2、R3为H、OH、C1～C10的烷基、C1～C10的烷氧基中的一种，R1、R2、R3相同或不同，OH基最多为两个。

上述水分散型多异氰酸酯固化剂的制备方法中，所述多异氰酸酯为脂肪族多异氰酸酯、芳香族多异氰酸酯中的至少一种。

上述水分散型多异氰酸酯固化剂的制备方法中，所述助溶剂为丙酮、丁酮、醋酸丁酯、醋酸乙酯、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、乙酰丙酮、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇乙醚醋酸酯中的至少一种。