[发明专利]一种水性聚氨酯涂料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种水性聚氨酯涂料及其制备方法，属于水性涂料技术领域。本发明通过制备得到的水性聚氨酯涂料中，通过引入含氰基的改性剂，与多元醇和异氰酸酯之间形成了共穿网络，提高了在高温条件下水性聚氨酯涂层的耐老化性能，避免了涂层变色的问题。

技术领域

本发明涉及一种水性聚氨酯涂料及其制备方法，属于水性涂料技术领域。

背景技术

水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯体系，也称水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯。水性聚氨酯以水为溶剂，无污染、安全可靠、机械性能优良、相容性好、易于改性等优点。聚氨酯树脂的水性化已逐步取代溶剂型，成为聚氨酯工业发展的重要方向。水性聚氨酯可广泛应用于涂料、胶粘剂、织物涂层与整理剂、皮革涂饰剂、纸张表面处理剂和纤维表面处理剂。

水性聚氨酯涂料有许多优异的性能，例如：①涂膜耐磨与粘附力强；②涂膜防腐性能优异，耐油、耐酸碱盐，耐工业废气；③施工温度范围广，0℃-室温-加热固化；④涂膜软硬可调；⑤具有优良的电性能，可作漆包线；⑥与多种树脂混用性好； ⑦装饰与保护性能好。如环氧树脂保护性好但装饰性差，硝基漆等装饰性好但保护差，所以，聚氨酯涂料可用于高级木器、钢琴、大型客机的外涂饰；⑧耐高低温性好，从-40℃到300℃都可有相应的品种。

但是，水性聚氨酯涂料在高温环境下，由于其涂膜的温度在≥150℃下长期烘烤容易发生黄变现象，限制了其在高温环境中的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：水性聚氨酯涂料长期在高温条件下会出现涂层变色的问题。本发明采用了带氰基的硅氧烷化合物改性剂对水性聚氨酯涂料进行接枝，提高了涂层的耐高温性能。

为解决上述问题，采用了如下技术手段：

一种水性聚氨酯涂料的制备方法，包括如下步骤：

第1步，将聚醚多元醇、聚酯多元醇、第一扩链剂、式（I）所示的改性剂按照重量比混合，升温之后，再加入多异氰酸酯，进行反应；

（I）；

其中，R₁、R₂、R₃分别独立地选自含有1～10个碳原子的直链或带支链的烷基，更优选的是R₁、R₂和R₃都是乙基或者异丙基；

第2步，在第1步的反应物中加入第二扩链剂，继续进行反应；

第3步，在第2步的反应物中加入有机溶剂，并降温，再加入水、水性分散剂、pH调节剂，分散均匀后，得到水性聚氨酯涂料。

所述的第1步中，聚醚多元醇、聚酯多元醇、第一扩链剂、改性剂、多异氰酸酯之间的重量比是30～35：40～50：8～12：8～12：6～9，反应过程中的温度范围是70～75℃，反应时间控制在35～55min。

所述的第1步中，第一扩链剂选自二羟甲基丙酸、二羟基甲基丁酸或酒石酸。

所述的第1步中，聚醚多元醇是聚丙二醇和聚四氢呋喃二醇按照重量比2：1.8～3.5的混合；聚酯多元醇是分子量2000的聚乙二醇丁二醇己二酸共聚酯二醇和分子量2000的聚乙二醇己二酸酯二醇按质量比1.5～1.8：1的混合；异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI)和六亚甲基二异氰酸酯按照重量比1：1.5～2.0的混合。

所述的第2步中，第二扩链剂选自乙二胺和1,2-丙二胺按照重量比3：1～1.2的混合；反应温度是80～85℃，反应时间控制在15～25min；第二扩链剂的用量是第一扩链剂重量的1.2～1.6倍。