[发明专利]一种水性多异氰酸酯固化剂的制备方法

说明书

一种水性多异氰酸酯固化剂的制备方法，本发明方法主要由以下组分反应制得：多异氰酸酯、亲水改性剂、相转移催化剂、有机溶剂和酸中和剂；所述亲水改性剂包括氨基/羟基官能磺酸和平均分子量为300～2000的聚氧化烯烷基醚；所述相转移催化剂为叔胺，所述有机溶剂为不含与异氰酸酯反应的酯类/醚类溶剂，所述酸中和剂的pKa₁为1~4。本发明方法制备的水性多异氰酸酯固化剂无需高速剪切即可在水中良好分散，同时具有优异的储存稳定性和较长的施工适用期。

技术领域

本发明属于水性涂料领域，具体涉及一种水性多异氰酸酯固化剂的制备方法。

背景技术

水性涂料是涂料工业环保化转型的发展方向之一。其以水为分散介质，在生产和使用过程中VOC排放小，储存运输安全。传统的溶剂型丙烯酸聚氨酯涂料体系也面临水性化转型，该体系由两部分组成：羟基丙烯酸树脂组分与多异氰酸酯固化剂组分。

未亲水改性的多异氰酸酯固化剂难以与水性羟基树脂组分混合，容易造成涂料或漆膜中相分离，降低漆膜性能，因此需要对多异氰酸酯固化剂进行亲水改性，主要有阴离子改性、非离子改性及混合改性三种方法。阳离子改性法由于使用的叔胺类改性剂容易催化异氰酸酯与水的反应因而较少采用。

US5583176采用羟基磺酸作为离子型亲水改性剂改性多异氰酸酯，制备得到水性异氰酸酯固化剂，该固化剂优异的水分散性。其中，还采用三乙胺作为中和剂中和磺酸，避免由于固化剂pH小于5所造成的固化剂与多异氰酸酯不相容问题，但又会影响固化剂的储存稳定性和配漆后的施工试用期，因此要求在配漆前即时中和，进而加大施工的复杂性。

EP0443138A公开了采用羧酸盐作为亲水性改性剂的方法，该方法的缺点在于羧酸盐的水性化能力没有磺酸盐强，欲达到相同的水分散能力需要大量的改性剂用量，随之需要更多的叔胺中和剂中和羧酸，导致固化剂不佳的储存稳定性。

CN104448232A公开了一种氨基磺酸改性剂的多异氰酸酯及其制备方法与用途，其中，具体公开了通过将异氰酸酯分为两步加入反应体系和提高反应温度，使磺酸型亲水改性剂如环己氨基乙磺酸等能够成功短时间内改性多异氰酸酯。改性反应中，叔胺中和磺酸盐，而中和磺酸生成的季铵盐则作为改性反应的相转移催化剂增溶反应组分（改性反应更为典型的非均相反应）促进改性反应的发生和加快反应速率；分两步加入叔胺则相对的加大了第一步中相转移催化剂（叔胺）的浓度和催化剂当量，进而加快改性反应速率，也避免了为提升反应速率而过多加入叔胺导致的固化剂储存稳定性差和施工适用期短的问题。尽管该方法已经尽可能的降低了最终成品中未成盐叔胺和季铵盐的含量，由于二者存在会催化空气中水分与NCO的反应，仍然会一定程度影响固化剂的储存稳定性或施工适用期的长短。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种水性多异氰酸酯固化剂的制备方法，可以在保持固化剂良好水分散性的前提下，改进固化剂的储存稳定性及配漆后的施工适用期。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种水性多异氰酸酯的制备方法，所述水性多异氰酸酯固化剂主要由以下组分反应制得：多异氰酸酯、亲水改性剂、相转移催化剂、有机溶剂和酸中和剂；所述亲水改性剂包括氨基/羟基官能磺酸和平均分子量为300～2000的聚氧化烯烷基醚；所述相转移催化剂为叔胺，所述有机溶剂为不含与异氰酸酯反应的酯类/醚类溶剂，所述酸中和剂的pKa₁为1~4；

所述制备方法包含以下步骤：

（1）惰性气氛下，将部分多异氰酸酯与亲水改性剂、相转移催化剂和有机溶剂混合均匀，升温至80～120℃，反应0.5～5 h，得到改性体系；

（2）将步骤（1）得到的改性体系降温至50～80 ℃，加入剩余部分多异氰酸酯（A），搅拌均匀，然后加入酸中和剂，反应0.5～5 h，冷却至室温，得到所述水性多异氰酸酯固化剂。