[发明专利]一种高耐性封闭型水性聚异氰酸酯的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及高分子合成技术领域，更具体地，本发明涉及一种高耐性封闭型水性聚异氰酸酯的制备方法及其应用。本发明通过使用有机硅化合物对羧酸型扩链剂进行改性，制备新型的异氰酸酯改性剂，在聚异氰酸酯中有效引入有机硅链段，赋予其优异的耐高温性能；此外有机硅化合物具有表面能低和易表面富集的特性，是很好的疏水性物质，使得使用本发明提供的聚异氰酸酯作为固化剂，制备得到的高分子具有优良的耐候性、耐溶剂性及生理惰性。且相比于单独使用羧酸型扩链剂，本发明提供的改性剂对聚异氰酸酯进行改性，在赋予聚异氰酸酯亲水性的同时不会使其粘度大量增加，更容易制备出无溶剂的高固含、低粘度和小分散粒径的封闭型水性聚异氰酸酯。

技术领域

本发明涉及高分子合成技术领域，更具体地，本发明涉及一种高耐性封闭型水性聚异氰酸酯的制备方法及其应用。

背景技术

传统聚氨酯固化剂多是溶剂型，其所含游离的异氰酸酯单体和溶剂对人类和环境造成巨大危害，随着人类环保意识的增强，水性化的聚氨酯固化剂随之产生，然后常温自干性的水性聚氨酯固化剂需在使用时搭配水性羟基树脂使用，这时就存在一个可使用时间的问题，由于混合后的体系中含有大量的水，异氰酸酯基又易与水反应从而影响体系的可使用时间。鉴于现场使用时搭配的复杂性及可使用时间的限制性，水性封闭型聚氨酯固化剂亦随之产生；而水性封闭型聚氨酯固化剂具有无活性异氰酸根可在制漆中添加到水性树脂中并具有优良的储存稳定性和适应范围广等优点，日益受到人们的关注。

目前水性封闭型聚氨酯固化剂的制备方法主要用作为水性扩链剂将聚异氰酸酯进行改性，引入亲水基团，增加亲水性，再使用封闭剂对NCO基团进行封闭，使其可稳定的乳化分散在水中，从而与水性羟基组份可均匀混合形成单组份涂料；然而使用该类亲水扩链剂改性的水性封闭型聚氨酯固化剂所制的涂层还是存在耐水性、耐溶剂性、耐高温性和机械性能的缺陷。

发明内容

为了解决上述问题，本发明第一个方面提供了一种高耐性封闭型水性聚异氰酸酯的制备方法，包括：

亲水改性：将聚异氰酸酯和异氰酸酯改性剂混合，在70～80℃反应，得到改性聚异氰酸酯：

封端：将改性聚异氰酸酯和封闭剂在65～70℃反应，得到封闭型聚异氰酸酯：

乳化：将封闭型聚异氰酸酯加入中和剂反应后，加入水在40～45℃混合0.4～0.6h，得到所述封闭型水性聚异氰酸酯；

所述异氰酸酯改性剂的结构式如式(1)所示：

R₁选自氢原子、烷基、烷氧基、羟基中的一种或多种；R₂选自烷基、烷氧基、酰氧基中的一种或多种。

作为本发明一种优选的技术方案，所述聚异氰酸酯中异氰酸根的摩尔量和异氰酸酯改性剂的摩尔量的摩尔比为1：(0.03～0.08)。

作为本发明一种优选的技术方案，所述R₁为C1～C3烷基。

作为本发明一种优选的技术方案，所述R₂为C2～C4烷氧基。

作为本发明一种优选的技术方案，所述封闭型水性聚异氰酸酯的固含量为40～60wt％。

作为本发明一种优选的技术方案，所述异氰酸酯改性剂的制备方法包括：

将羧酸型扩链剂和催化剂依次加入溶剂中，混合后，滴加氯硅烷，并升温到65～75℃反应、干燥，得到所述异氰酸酯改性剂。

作为本发明一种优选的技术方案，所述羧酸型扩链剂和氯硅烷的摩尔比为1：(0.95～1.05)。

作为本发明一种优选的技术方案，所述羧酸型扩链剂的结构式如式(2)所示：