[发明专利]水性聚脲聚氨酯分散体及其制备方法与应用

说明书

一种水性聚脲聚氨酯分散体及其制备方法与应用。该水性聚脲聚氨酯分散体含有以下原料：多异氰酸酯化合物、聚碳酸酯二元醇化合物、含有酸性基团的多元醇化合物、带侧链甲基二胺扩链剂、催化剂、中和剂、N‑甲基吡咯烷酮和水。本发明还包括水性聚脲聚氨酯分散体的制备方法与应用。本发明的水性聚脲聚氨酯分散体VOC含量低，符合环保要求，可应用于小汽车表面水性湿喷湿涂装的三涂一烘工艺，涂装时间更短，形成的涂膜平整度高。

技术领域

本发明涉及聚脲聚氨酯合成领域，具体涉及一种水性聚脲聚氨酯分散体及其制备方法与应用。

背景技术

当前，我国已经是世界汽车第一生产大国，汽车行业作为国民经济支柱产业的地位越来越巩固。据公安部的统计，截止到2017年底，全国机动车保有量达3.10亿辆，其中汽车2.17亿辆；全国各大汽车生产厂家的产能综合已经超过3000万台/年，并且这些汽车生产产能还在缓步的增加，相应地配套汽车生产的汽车涂装行业也发展迅速。然而随着环保相关法规的出台，对汽车涂料的生产和涂装过程产生的VOC限制越来越严格，对涂料技术要求越来越高。根据汽车涂装的特点，汽车的清漆由于物性指标和外观的要求，逐步朝着控制清漆施工固含大于58%的高固含涂料的方向发展，而清漆下层的汽车底色漆和中涂涂料则是朝着水性化方向发展。

目前，符合环保要求且能节省烘烤能源的涂料涂装技术是将水性汽车中涂、水性汽车底色漆和罩光清漆三涂层湿喷湿涂装再一次性烘烤成膜，行业内简称水性3wet的3C1B涂装工艺。水性3wet的3C1B涂装工艺进一步减少了水性中涂的预烘烤闪蒸时间，从而施工时间更短，进而实现节能降耗的目的。因此，也对涂料配方技术和涂料所使用的树脂成膜能力提出了更高的要求。

在现有技术中，涉及很多溶剂型湿喷湿的3C1B涂装工艺相关的涂料和涂装技术，由于VOC排放不满足现行环保法规，已经属于淘汰的技术。

CN104470645A公开用于制备OEM底色漆/罩面清漆多层涂层的方法，该发明中水分散的聚氨酯脲树脂是由包括以下步骤的方法制备的：通过将至少一种多元醇、至少一种具有一个醇羟基且摩尔质量为 32-300 的化合物、至少一种可以用叔胺中和或者未用叔胺中和的多羟基羧酸、以及至少一种多异氰酸酯在至少一种酮和 / 或至少一种其他惰性有机溶剂存在下反应而制备具有 0.5-4.5wt％的游离的异氰酸酯基团含量的非胶凝聚氨酯预聚物。可见该发明中的聚脲聚氨酯是含有游离的异氰酸酯基团，并且该类型树脂是不能应用于单组分涂料的。与此同时，该发明中水分散的聚氨酯脲树脂应用于水性汽车涂料行业中，与水性3wet的3C1B涂装应用没有相关性。

CN102341190A公开一种形成多层漆膜的方法，涉及了水性3wet的3C1B涂装应用，但主要是解决涂层之间的抗片落性，主要还是属于涂料配方技术。

CN107531863A公开制备多层涂漆体系的方法，该发明的水性3wet的3C1B工艺用的汽车底色漆中聚氨酯-聚脲水分散体的制备需要通过有限溶解度的溶剂,例如甲基乙基酮，将聚脲聚氨酯树脂在水中形成至少50%含量的凝胶颗粒，该微颗粒的平均粒度为40~2000纳米，而不能使用N-甲基吡咯烷酮类的强助溶剂，否则难以形成凝胶。

CN107001560A公开水性聚氨酯-聚脲分散体和包含所述分散体的水性底色漆，该发明中的水性聚氨酯-聚脲分散体的制备也需要通过有限溶解度的溶剂,例如甲基乙基酮或丙酮，将聚脲聚氨酯树脂在水中形成至少50%含量的凝胶颗粒，该微颗粒的平均粒度为40~2000纳米，而不能使用N-甲基吡咯烷酮类的强助溶剂，否则难以形成凝胶。而且该发明中水性聚氨酯-聚脲分散体主要用于解决水性汽车底色漆的爆孔、针孔和抗流挂性能的问题，与水性3wet的3C1B涂装应用没有相关性。

CN107099238A公开了一种水性汽车中涂涂料组合物及其制备方法和应用，该发明的水性3wet的3C1B工艺用的汽车中涂中水性聚氨酯末端官能团是羟基，其羟基的含量是1~4%，无法自干成膜。