[发明专利]一种水溶性封闭型聚氨酯固化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种水溶性封闭型聚氨酯固化剂及其制备方法和应用，所述水溶性封闭型聚氨酯固化剂是先将异氰酸酯进行部分封闭后与二羟甲基羧酸反应，生成产物A，然后再将产物A中剩下的‑NCO全部封闭，得到水溶性封闭型聚氨酯固化剂。本发明的封闭型聚氨酯固化剂以三官能度异氰酸酯预聚物为主，具有分子量比较小，固含量比较高，NCO％比较高，水溶解性好能与水按任意比例溶解等优点，使用非常方便，主要用于与水性树脂配套，制作水性烤漆和水性高温胶，并在热敏感材料的涂装上有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯固化剂，具体涉及一种水溶性封闭型聚氨酯固化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着环保法规和执法手段的不断健全，高污染的化工企业都在转行，使用的原材料正不断由溶剂性转向无溶剂性和水性。近年，水性涂料和水性胶粘剂的应用范围不断扩大，在室温固化材料方面的应用得到了较快的普及，但在高温固化材料方面的应用却不够顺利，主要是水性烤漆和水性高温胶需要的水性封闭型聚氨酯固化剂品种甚少，以及解封温度高，适用范围窄等。究其原因，是水性封闭型聚氨酯固化剂研究的时间较短，还不够深入，制备方法还不够完善。

近几年聚氨酯业界人士在致力于聚氨酯固化剂水性化研究方面作了一些工作，但对水性封闭型聚氨酯固化剂报道甚少，现有专利文献公开的以及市场上销售的水性封闭型异氰酸酯固化剂，其制备方法大多采用多异氰酸酯预聚物直接封端制成；或者是将异氰酸酯三聚体封闭后乳化制得封闭型多异氰酸酯交联剂水乳液等。这些方法有的由于亲水基团的加入，使得固化剂的有效官能团比例下降，即NCO％较低；有的由于亲水性物质的改性，使得产物分子量较大，固含量较低，致使现有水性封闭型聚氨酯固化剂，还存在着多种待改进的质量问题，也满足不了水性高温烤漆和水性高温胶配套所需水性封闭型聚氨酯固化剂的多品种需求。故此，本发明制备出了一种全新的水溶性封闭型聚氨酯固化剂，其产品呈水溶液状态，旨在增加水性封闭型聚氨酯固化剂的品种，推动化工产品向绿色环保方向发展。

发明内容

本发明目的之一是提供一种水溶性封闭型聚氨酯固化剂，它具有与水无限相溶的优点，与水性树脂混合后加热能交联固化。

本发明目的之二是提供一种先封闭部分异氰酸根，接上亲水基团后再封闭全部异氰酸根的制备水溶性封闭型聚氨酯固化剂的方法。

本发明目的之三是提供这种水溶性封闭型聚氨酯固化剂在制备高温烤漆和高温胶中的应用。

为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：

一种水溶性封闭型聚氨酯固化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将异氰酸酯与有机溶剂混合均匀，然后加入含氢化合物对异氰酸酯进行部分封闭，制得异氰酸酯的部分封闭物作为中间体，封闭率为30～60％；

步骤2：将中间体与二羟甲基羧酸混合，制得带有亲水羧基的部分封闭物，即产物A；

步骤3：采用含氢化合物对产物A进行全部封闭，制得水溶性封闭型聚氨酯固化剂；

其中，步骤2或步骤3中添加中和剂。

优选地，所述异氰酸酯为二异氰酸酯和多异氰酸酯预聚物中的一种或两种的混合物。

优选地，所述二异氰酸酯为MDI、HMDI和IPDI中的至少一种。

优选地，所述多异氰酸酯预聚物为二异氰酸酯与小分子三元醇制得的预聚物、TDI三聚体、MDI三聚体、HDI三聚体、IPDI三聚体、HDI缩二脲和PAPI中的至少一种。

优选地，所述含氢化合物为甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇、丙二醇单丁醚、甲乙酮肟、丙酮肟、甲基异丁基肟、咪唑、2-甲基吡唑、3，5-二甲基吡唑、3-甲基-5-乙基吡唑、乙酰丙酮、乙酰乙酸乙酯、己内酰胺、苯酚、邻苯二酚中的至少一种。