[发明专利]封闭异氰酸酯固化剂及其制备方法、单组分涂料

说明书

本发明涉及一种封闭异氰酸酯固化剂及其制备方法、单组分涂料。该封闭异氰酸酯固化剂的原料包括：多异氰酸酯三聚体、扩链剂、封闭剂和助溶剂；其中，所述多异氰酸酯三聚体选自异佛尔酮二异氰酸酯三聚体、六亚甲基二异氰酸酯三聚体和甲苯二异氰酸酯三聚体中的至少一种，所述扩链剂选自含有羟基和/或氨基的多官能团化合物和水中的至少一种，所述多官能团化合物具有2～12个碳原子。该封闭异氰酸酯固化剂具有多交联位点的交联结构，封闭异氰酸酯固化剂三聚体能够与清漆涂料配方中的氨基树脂、丙烯酸树脂等发生多位点交联，从而能够提升涂膜的交联密度。

技术领域

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

背景技术

封闭异氰酸酯固化剂是一种常温不固化、储存稳定的辅助固化的树脂，由于其具有出色的稳定性，因此在汽车涂料的1K(单组分)清漆涂料中被广泛使用。

然而目前市场上的封闭异氰酸酯固化剂在清漆固化时得到的漆膜交联密度不够高，影响漆膜的耐水性、耐化学性能。比如，一种以吡唑衍生化合物和活泼亚甲基化合物的复合封闭剂对多异氰酸酯进行NCO封端，得到的封闭多异氰酸酯，虽然储存稳定性较好，但是对提高涂膜的交联密度有限。另一种用丙二酸酯和三唑的混合物对多异氰酸酯进行封端的封闭型多异氰酸酯，可作为聚氨酯烤漆的交联剂，防止在溶剂中结晶和提高封闭型多异氰酸酯的受热泛黄的性能，但是，其对提高涂膜的交联密度也非常有限。

因此，从固化剂角度出发，开发出一种新的封闭异氰酸酯固化剂，提升1K清漆涂膜的交联密度，变得尤为重要。

发明内容

基于此，有必要提供一种具有高交联密度的封闭异氰酸酯固化剂，能够有效提升汽车清漆涂膜的交联密度。

一种封闭异氰酸酯固化剂，其原料包括：多异氰酸酯三聚体、扩链剂、封闭剂和助溶剂；

其中，所述多异氰酸酯三聚体选自异佛尔酮二异氰酸酯三聚体、六亚甲基二异氰酸酯三聚体和甲苯二异氰酸酯三聚体中的至少一种，所述扩链剂选自含有羟基和/或氨基的多官能团化合物和水中的至少一种，所述多官能团化合物具有2～12个碳原子。

上述封闭异氰酸酯固化剂，以含有羟基和/或氨基的多官能团化合物或水与多异氰酸酯三聚体进行扩链反应，使其形成长链结构，并用封闭剂对多异氰酸酯三聚体中的-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，得到封闭异氰酸酯固化剂，该封闭异氰酯固化剂解封后具有多个交联位点，该多个交联位点均可与涂料中的聚酯树脂、丙烯酸树脂、氨基树脂等树脂成分中的活性基团发生交联反应，从而使用该封闭异氰酸酯固化剂能够提高1K清漆涂膜的交联密度。

上述封闭异氰酸酯固化剂具有如下式(I)或式(II)所示的结构单元：

需要说明的是，式(I)是以含有羟基和/或氨基的多官能团化合物为扩链剂，制备得到的封闭异氰酸酯固化剂的链段结构单元，式(II)是以水为扩链剂制备得到的封闭异氰酸酯固化剂的链段结构单元。其中，X为多异氰酸酯三聚体的主链段，R为含有2～12个碳原子的饱和烷基，Y和Z分别独立地选自N和O中的一种，B为封闭剂脱去活泼氢原子后的官能团。

上述封闭异氰酸酯固化剂可与清漆涂料配方中的氨基树脂、聚酯树脂和丙烯酸树脂等具有活性基团的树脂发生反应，由于该封闭异氰酸固化剂的三聚体结构具有多个交联位点结构，从而能够提升涂膜固化后的交联密度。

在其中一个实施例中，按重量百分比计，其原料包括50％～68％多异氰酸酯三聚体、0.5％～10％扩链剂、5％～26％封闭剂和10％～25％助溶剂。

在其中一个实施例中，所述扩链剂选自水、具有2～12个碳原子的二醇、二胺和醇胺中的至少一种；和/或

所述封闭剂选自氨基封闭剂、肟基封闭剂和羟基封闭剂中的至少一种。