[发明专利]一种亲水基团可解离的封闭型水性异氰酸酯固化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种亲水基团可解离的封闭型水性异氰酸酯固化剂及其制备方法。亲水与NCO密度的矛盾是现有固化剂的难点。本发明的封闭型水性异氰酸酯固化剂由多异氰酸酯与吡唑羧酸反应制得。本发明采用一种具有亲水性的封闭剂，该封闭剂在室温与多异氰酸酯反应后，既将NCO基团封闭又引入了羧基，中和后，固化剂分子直接具有亲水乳化能力，无需额外消耗NCO引入亲水基团，且高温解封后，亲水基团同时离去，最大程度的保证了NCO密度，可达到溶剂型固化剂的固化效果。

技术领域

本发明属于水性异氰酸酯固化剂领域，具体地说是一种亲水基团可解离的封闭型水性异氰酸酯固化剂及其制备方法。

背景技术

近年来，随着环保压力日益严峻，水性树脂的应用领域越来越广泛，相应的，水性固化剂的需求也越来越多，其中，水性异氰酸酯固化剂可以与含羟基、氨基等活性氢的树脂反应制备双组份固化体系，但缺点是必须现配现用，存在一定的开放时间，对施工工艺要求较高，适用场景受限。此外，也可将异氰酸酯基团采用封闭剂封闭后，制成水性封闭型异氰酸酯固化剂，可配置成单组分潜固化体系，使用更方便，适用范围更广。水性封闭型异氰酸酯固化剂有两项关键技术：封闭技术和水性化技术。

水性化技术大致分为两类：非离子改性和离子改性。实际生产中，也有许多混合搭配使用的实例。中国专利CN201810264773.9公开了一种水性阳离子封闭型固化剂及其制备方法，相应的水性阳离子封闭型固化剂以三乙醇胺、二乙醇胺或甲基二乙醇胺做亲水基团，以苯酚、己内酰胺或甲乙酮肟为封闭剂，乳酸或乙酸为中和剂制得。中国专利CN201711061242.1公开了一种亲水性自乳化水性聚氨酯固化剂及其制备，采用了二羟基羧酸亲水扩链剂和聚乙二醇混合使用制得，其特点是制备阶段只中和不乳化，使用时才乳化，但中和剂的加入对异氰酸酯的反应是起催化作用，即使不乳化不引入水，该方法对包装运输要求也很高，少量水汽的进入就有可能使体系粘度变大不稳定。拜耳专利WO2001/0880006(相应中国专利CN01809642.5)，以及中国专利CN2013104161013.2都公开了氨基磺酸改性多异氰酸酯。

而封闭技术方面，在已公开发表的文献资料中，己内酰胺、甲基乙基酮肟、苯酚、丙二酸二乙酯、仲胺、三唑和吡唑等做为封闭剂已被行业已知，中国专利CN200810179697.8公开了可作为封闭剂的一类仲胺类物质，其通过化合物的伯胺基团与碳碳双键反应来制备。但目前已公开的这些专利技术在考虑水性或者封闭时，都是相对独立的，这样有一个显著的缺点是，除非只封闭不水性化，NCO密度可以最大程度保留，但就不适用于水性体系；如果要水性化，势必会引入一些亲水性基团，消耗部分NCO，使固化效率下降。

专利EP159117A1阐述了吡唑及吡唑衍生物在作为异氰酸酯封闭剂的使用，但并未包含羧酸吡唑的使用，EP159117A1专利所述的吡唑及吡唑衍生物也不具备做为亲水基团的潜在用途。既作为亲水基团又作为封闭剂使用的，行业内已知的有亚硫酸氢钠，但亚硫酸氢钠是水溶性的，使用时是非均相反应，反应不容易控制，产品品质难稳定，很难大规模生产应用，因此这一技术并没有得到大范围的推广使用。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种亲水基团可解离的封闭型水性异氰酸酯固化剂，其为羧酸吡唑类封闭剂，既可以承担封闭剂的功能又能承担亲水基团的功能，以解决上述水性化过程中亲水性和NCO基团含量的矛盾，还同时实现对NCO的封端。

为此，本发明采用如下的技术方案：一种亲水基团可解离的封闭型水性异氰酸酯固化剂，其结构式如下：

其中，R₁、R₂、R₃中至少有一个为羧基基团，其他为非羧基基团，羧基基团为COOH或R₄COOH，非羧基基团为H或C₁-C₆的烷基；R₄为C₁-C₆的烷基；