[发明专利]改性水性聚氨酯树脂、涂料及其制备方法

说明书

本发明公开一种改性水性聚氨酯树脂、涂料及其制备方法，是将聚酯多元醇等与多异氰酸酯、溶剂混合后反应，再加入扩链剂、助溶剂、改性扩链剂及自由基引发剂、乙烯基聚硅氧烷进行反应，进行中和、降温，加水进行分散乳化，再进行扩链反应，得到改性水性聚氨酯树脂。本发明的树脂结合聚氨酯的高硬度、高回弹柔韧性与乙烯基聚硅氧烷的耐温性、高透光率、耐磨性等，具有优异的光泽度、硬度、耐磨和耐热性。

技术领域

本发明属于涂料技术领域，涉及一种改性水性聚氨酯树脂，尤其是配制成单组份高光型水性聚氨酯涂料，具有良好的耐干热、抗回黏效果。

技术背景

水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的高分子材料，具有成膜性好，粘接强度大，光泽度高，抗腐蚀性强，力学性能优异，环保等优点，是取代溶剂型聚氨酯的必然趋势。

但是，目前木材防护用水性聚氨酯透明清漆普遍存在着耐热性低、活化温度高的问题。单一水性聚氨酯材料由于分子结构中氨基甲酸酯的特点，耐热温度通常在80℃以下，达不到家具木材、包括茶几木材用清漆的耐干热要求。通过调整软硬段比例可以调整其耐热温度，但由此获得的高耐热性产品其活化温度也高，因而在使用时必须添加固化剂，以提高树脂的交联密度，但漆膜的回弹柔韧性下降了，将盛满开水的玻璃杯或一次性纸杯放置于其漆膜涂层上，待开水冷却后移开水杯，涂层上同样会留下不可复原的凹痕，无法满足应用要求。因此，研究合成高硬度、高柔韧回弹性且耐热性高的水性聚氨酯高性能家具水性漆，现已成为许多研究者的研究热点。

专利CN201110028348.8中公开一种单组分高耐热性水性聚氨酯胶粘剂的制备方法，用纳米二氧化硅改性水性聚氨酯，制备得到单组分耐热温度能达到160℃以上的胶粘剂，但在制备过程中纳米二氧化硅很难溶解与分散均匀，且在固化成膜过程中影响漆膜的通透性，在应用中存在局限性。

专利CN101633828A中公开一种高耐热性水性聚氨酯胶粘剂的制备方法，通过引入硅烷偶联剂进行二次扩链，以及复配功能性聚乙烯醇，得到高耐热性水性聚氨酯胶粘剂，但聚乙烯醇偏软，不适用于对硬度、抗划伤等性能要求比较高的木器漆。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种改性水性聚氨酯树脂、涂料及其制备方法，结合聚氨酯的高硬度、高回弹柔韧性与乙烯基聚硅氧烷的耐温性、高透光率、耐磨性等，制备的改性水性聚氨酯树脂接枝率高、乳液稳定性好，放置长达6个月无漂油、凝胶、相分离等现象，且漆膜固化后硬度提高快，无‘油窝’现象，具有优异的光泽度、硬度、柔韧回弹性和耐热性。

本发明的技术方案如下：

一种改性水性聚氨酯树脂，其制备方法包括以下步骤：

将聚酯多元醇、(甲基)丙烯酸酯与多异氰酸酯和溶剂混合后进行反应，再加入扩链剂、助溶剂、改性扩链剂及自由基引发剂，升温后加入乙烯基聚硅氧烷进行反应，反应完成后进行中和、降温，加水进行分散乳化，再加入扩链剂2进行反应，反应完成后除掉溶剂，得到改性水性聚氨酯树脂；所述改性扩链剂由含环氧基的烯基化合物与羟基羧酸反应得到。

所述聚酯多元醇是由有机二元羧酸或二元酸酐与多元醇通过缩合酯化(或酯交换)得到，或由内酯与多元醇聚合得到，包括不饱和脂肪族聚酯多元醇和/或饱和聚酯多元醇，所述饱和聚酯多元醇包括饱和脂肪族聚酯多元醇、芳香族聚酯多元醇等，具体的，所述有机二元羧酸或二元酸酐优选为己二酸、苯二甲酸或苯二甲酸酐；所述多元醇优选为新戊二醇、1,4-丁二醇、一缩二乙二醇、乙二醇、三羟甲基丙烷中的一种或几种。

进一步优选的，所述聚酯多元醇的数均分子量为1000-2500，羟值为45-90mgKOH/g。为了减少副反应的发生，需要对聚酯多元醇进行除水处理，是本领域的常规操作。优选的，所述聚酯多元醇与(甲基)丙烯酸酯的质量比为(0.8-2)：(1.2-2.2)。