[发明专利]耐水、耐候聚酯型水性聚氨酯乳液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于水性聚氨酯涂料技术领域，具体涉及一种耐水、耐候聚酯型水性聚氨酯乳液及其制备方法。

背景技术

水性聚氨酯以水为分散介质，具有不燃、气味小和不污染环境等优点。近年来随着人们对环境保护关注程度的日益加深，使水性聚氨酯在各个行业得以广泛应用。多数水性聚氨酯是由自乳化法制备，由于此法制备的聚氨酯结构中存在亲水基团，使得涂膜的耐水性、耐溶剂性和耐候性较差，限制了其使用范围。虽然聚酯型水性聚氨酯涂膜的硬度、粘附力优于聚醚型水性聚氨酯，但是聚酯多元醇的酯基易水解，聚酯型水性聚氨酯的耐水性较聚醚型水性聚氨酯差，目前国内企业生产的水性聚氨酯主要是聚醚型水性聚氨酯。因此，对聚酯型水性聚氨酯的耐水性进行改进具有现实意义。

目前，国内聚氨酯领域工作者对聚酯型水性聚氨酯做了一定的研究工作并给与了报道。如专利申请号“02136168.1”，名称为“耐水解的聚酯型聚氨酯胶粘剂的制备方法”，是采用增加直链聚酯二元醇的分子量和引入带侧基的二元醇对酯基进行保护，从而提高水性聚酯型聚氨酯胶粘剂的耐水性。另如专利号为:201110442843.3，发明名称为一种耐水、耐候的聚酯聚氨酯-聚丙烯酸酯水分散体及其制备方法，是采用丙烯酸单体和聚酯型聚氨酯预聚体共聚，在聚氨酯中引入丙烯酸改进聚酯水性聚氨酯的耐水性。

在现有的技术资料中，还未见采用大分子有机硅对聚酯型水性聚氨酯进行改性提高聚氨酯耐水性、耐候性的研究报道及应用范例。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种固含量高、柔软性好的耐水、耐候聚酯型水性聚氨酯乳液及其制备方法。

本发明提供的耐水、耐候聚酯型水性聚氨酯乳液，按质量百分比计算，由以下原料反应而成：

其中，所述聚酯二元醇为聚己二酸聚酯二元醇、聚碳酸酯二元醇或聚己内酯二元醇。

其中，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、1，6-己二异氰酸酯或二环己基甲烷二异氰酸酯。

其中，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡或辛酸亚锡。

其中，所述扩链剂为阴离子扩链剂及非离子扩链剂，阴离子扩链剂为二轻甲基丙酸；非离子扩链剂为1，4-丁二醇或乙二醇。

其中，所述有机溶剂为丙酮、N甲基毗咯烷酮或异丙醇。

其中，所述有机硅为氨基硅油或三元嵌段硅油，氨基硅油为含有氨基或含亚氨基的聚硅氧烷中的一种。

其中，所述中和剂为三乙胺。

其中，所述封端剂为乙醇。

本发明提供的耐水、耐候聚酯型水性聚氨酯乳液的制备方法，包括以下步骤：

(1)、按上述的质量百分比分别称取各原料；

(2)、将聚酯二元醇升温至100-120℃，真空脱水处理15-3Omin，降温至30-50℃，得到脱水后的聚酯二元醇；

(3)、将二异氰酸酯和催化剂加入脱水后的聚酯二元醇中，搅拌均匀，升温至78-80℃，保温反应60min-90min，得到初聚体；

(4)、将初聚体的温度控制在78-80℃，加入扩链剂，反应60-90min，得到聚氨酯预聚体；

(5)、将有机溶剂加入聚氨酯预聚体中，搅拌均匀，冰浴降温至0-5℃，然后滴入有机硅，反应60-90min，得到有机改性聚氨酯；

(6)、将封端剂加入有机硅改性聚氨酯中，室温条件下反应30min，然后加入中和剂，室温条件下，搅拌处理15-20min，加入去离子水，搅拌乳化分散15-30min，即得耐水、耐候聚酯型水性聚氨酯乳液。

本发明以聚酯二元醇为软段材料、以阴离子单体为亲水扩链剂和二异氰酸酯反应制备聚氨酯预聚体，并以大分子有机硅对聚氨酯预聚体进行侧链接枝改性，所制备出的有机硅改性聚酯型水性聚氨酯呈微乳液状态，存储稳定性好，在涂膜过程改性聚氨酯中的聚氨酯单元和硅氧烷链段产生微相分离，聚氨酯单元和涂膜的基材结合而硅氧烷在涂膜的表面富集，可赋予改性聚氨酯优良粘附力的同时，明显改善涂膜的耐水性和耐候性。

本发明产品兼具聚酯型聚氨酯和硅材料的优良特性，可用于木器、金属、陶瓷和塑料的涂膜剂，涂膜硬度4-5H(铅笔硬度)、粘附力4-5B，涂膜水浸24h吸水率低于15％，且涂膜具有理想的耐候性。

具体实施方式

以下结合具体实施例对发明作进一步详细的描述。

耐水、耐候聚酯型水性聚氨酯乳液，按质量百分比计算，由以下原料反应而成：