[发明专利]水性封闭异氰酸酯固化剂及其制备方法、水性涂料有效

专利信息
申请号: 201910767583.3 申请日: 2019-08-20
公开(公告)号: CN110452362B 公开(公告)日: 2021-11-30
发明(设计)人: 喻佳;杨鹏飞;张杰;胡启明;黄鹂 申请(专利权)人: 湖南湘江关西涂料有限公司
主分类号: C08G18/79 分类号: C08G18/79;C08G18/48;C08G18/28;C08G18/80;C09D175/04
代理公司: 广州华进联合专利商标代理有限公司 44224 代理人: 侯武娇
地址: 410100 湖南省长沙市*** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 水性 封闭 氰酸 固化剂 及其 制备 方法 涂料
【说明书】:

发明涉及一种水性封闭异氰酸酯固化剂及其制备方法、水性涂料。该水性封闭异氰酸酯固化剂,包括以下原料:多异氰酸酯三聚体、聚乙二醇单甲醚、聚醚二元醇、封闭剂、助溶剂、碱金属醇盐和中和剂;其中,所述多异氰酸酯选自脂肪族多异氰酸酯三聚体和芳香族多异氰酸酯三聚体中的至少一种,所述聚乙二醇单甲醚选自分子量为300~2000的聚乙二醇醚一元醇中的一种,所述聚醚二元醇的分子量为120~1000。该水性封闭异氰酸酯固化剂可与涂料配方中的氨基树脂、聚酯树脂等具有活性基团的树脂发生反应,在涂膜中引入大量柔性链段结构,能够延缓涂膜受到石击时的能量释放,进而提升涂膜的抗石击性能,使涂膜在低膜厚条件下具有耐石击性。

技术领域

本发明涉及涂料技术领域,特别是涉及一种水性封闭异氰酸酯固化剂及其制备方法、水性涂料。

背景技术

随着科技的进步和交通运输的高速化,汽车越来越普及,汽车速度也大大提高,这给人们带来极大便利的同时,也给汽车的表面涂层提出了更高的要求。汽车作为重要的户外交通工具,在实际的行驶过程中,车身的表面涂层可能会受到滑落物料、路面碎石等重物的撞击,从而使涂层发生剥落。因此,需要提升汽车涂层的耐石击性,来降低路面碎石等重物撞击对汽车涂层的伤害,从而保护汽车。

目前,传统的汽车涂层涂料以溶剂型为主,一般将涂膜厚度设计在40μm左右,可达到抗石击的目的。然而,溶剂型涂料中的VOCs(挥发性有机物)排放对人体和环境都有害,随着环保意识的增强和环保法规的建立,传统溶剂型涂料由于VOCs含量超标,涂膜厚,已经逐渐被淘汰。近年来,新型涂料体系大多是围绕如何降低VOCs来设计,然而涂膜的厚度未见有明显改善。比如,水性聚氨酯中涂漆,虽然其解决了车用中涂漆以溶剂型为主,达到了以水为溶剂,明显减少了对环境的污染,但是水性聚氨酯中涂漆要达到相应所需要的抗石击性能,则必须将涂膜厚度增加,通常涂膜厚度需要达到80μm以上,这极大地增加了生产成本。

综上所述,从环保、能耗、成本等各方面因素考虑,各大汽车厂家均希望在满足涂膜各方面性能的前提下,尽量降低涂膜的厚度,以减小能耗、降低成本,实现节能减排的目的,这对汽车涂膜提出了更高的要求。因此,亟需开发一种在低膜厚条件下具有较优的抗石击性能的辅助交联固化剂,以此来提升汽车涂膜在低膜厚条件下的抗石击性能。

发明内容

基于此,有必要提供一种水性封闭异氰酸酯固化剂,能够提升汽车涂膜的抗石击性能。

一种水性封闭异氰酸酯固化剂,其原料包括:多异氰酸酯三聚体、聚乙二醇单甲醚、聚醚二元醇、封闭剂、助溶剂、碱金属醇盐和中和剂;

其中,所述多异氰酸酯三聚体选自脂肪族多异氰酸酯三聚体和芳香族多异氰酸酯三聚体中的至少一种,所述聚乙二醇单甲醚选自分子量为300~2000的聚乙二醇醚一元醇中的一种,所述聚醚二元醇的分子量为120~1000。

上述水性封闭异氰酸酯固化剂,由于聚乙二醇单甲醚、聚醚二元醇和多异氰酸酯三聚体发生亲水改性和扩链反应,使其形成长链结构,并具有亲水性,封闭剂对-NCO基团进行封端,使异氰酸酯基在常温下不具活性,实现异氰酸酯基的封闭,进而得到水性封闭异氰酸酯固化剂,同时通过选用特定范围分子量的聚乙二醇单甲醚和聚醚二元醇进行亲水改性和扩链,使其水分散性好、稳定性好。

为了更好的理解本发明上述水性封闭异氰酸酯固化剂提高涂膜抗石击性能的原理,由于聚醚二元醇参与扩链反应,使得水性封闭异氰酸酯固化剂中存在大量具有延缓能量释放的弹性结构,该弹性结构的部分链段的结构如下式(I) 所示:

式(I)中,X为多异氰酸酯三聚体的主链段,Y为聚乙二醇单甲醚脱去的端羟基的氢后的官能团,Z为聚醚二元醇脱去端羟基的氢后的官能团,B为封闭剂脱去活泼氢原子后的官能团。

需要说明的是,上述式(I)只是本发明水性封闭异氰酸酯固化剂的一种结构示意,不代表其绝对的构型。

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