[发明专利]一种水性聚氨酯涂层剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种水性聚氨酯涂层剂，其特征在于，所述水性聚氨酯涂层剂的制备原料按照重量份包括如下组分：

2.根据权利要求1所述的水性聚氨酯涂层剂，其特征在于，所述有机硅改性聚丙烯酸酯多元醇的数均分子量为1000～5000g/mol；

优选地，所述有机硅改性聚丙烯酸酯多元醇的制备方法为：将丙烯酸酯类单体和硅烷偶联剂I在引发剂作用下进行聚合反应，得到所述有机硅改性聚丙烯酸酯多元醇；

优选地，所述丙烯酸酯类单体和硅烷偶联剂I的质量比为1:(0.02～0.08)；

优选地，所述丙烯酸酯类单体选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯或丙烯酸羟乙酯中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述硅烷偶联剂I为含有双键的硅烷偶联剂，进一步优选为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；

优选地，所述引发剂为偶氮类引发剂或有机过氧类引发剂。

3.根据权利要求1或2所述的水性聚氨酯涂层剂，其特征在于，所述多异氰酸酯为二异氰酸酯；

优选地，所述二异氰酸酯包括脂肪族二异氰酸酯和/或脂环族二异氰酸酯；

优选地，所述二异氰酸酯包括异佛尔酮二异氰酸酯；

优选地，所述水性聚氨酯涂层剂中多异氰酸酯的-NCO与有机硅改性聚丙烯酸酯多元醇的-OH的摩尔比为(2～2.5):1。

4.根据权利要求1～3任一项所述的水性聚氨酯涂层剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂包括氨基聚硅氧烷和/或羟基聚硅氧烷；

优选地，所述水性聚氨酯涂层剂的制备原料中硅烷偶联剂的质量百分含量为3～15％，进一步优选为5～10％。

5.根据权利要求1～4任一项所述的水性聚氨酯涂层剂，其特征在于，所述亲水性扩链剂包括羧酸盐型亲水扩链剂；

优选地，所述羧酸盐型亲水扩链剂选自二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸或酒石酸中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述水性聚氨酯涂层剂的制备原料中亲水性扩链剂的质量百分含量为3～8％。

6.根据权利要求1～5任一项所述的水性聚氨酯涂层剂，其特征在于，所述封端剂包括亚硫酸氢钠；

优选地，所述水性聚氨酯涂层剂的固含量为25～40％；

优选地，所述水性聚氨酯涂层剂的制备原料按照重量份包括如下组分：

所述硅烷偶联剂为氨基聚硅氧烷和/或羟基聚硅氧烷。

7.一种如权利要求1～6任一项所述的水性聚氨酯涂层剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将有机硅改性聚丙烯酸酯多元醇、多异氰酸酯和亲水性扩链剂混合，进行反应；

(2)向步骤(1)反应后的物料中加入硅烷偶联剂，进行反应；

(3)向步骤(2)反应后的物料稀释后加入封端剂进行封端，加水乳化，得到所述水性聚氨酯涂层剂。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述反应的温度为65～70℃；

优选地，步骤(1)所述反应的时间为90～120min；

优选地，步骤(1)所述反应的终点判断方法为二正丁胺-盐酸法；

优选地，步骤(2)所述硅烷偶联剂的加入温度为25～35℃；

优选地，步骤(2)所述反应的温度为40～50℃；

优选地，步骤(2)所述反应的时间为30～90min；

优选地，步骤(3)所述稀释的温度为0～5℃；

优选地，步骤(3)所述稀释的稀释剂包括异丙醇；

优选地，步骤(3)所述封端的时间为20～60min；

优选地，步骤(3)所述乳化的时间为40～90min。