[发明专利]长活化期水性双组分聚氨酯固化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开长活化期水性双组分聚氨酯固化剂及其制备方法与应用，其制备方法为：室温下将单官能度亲水聚醚与二异氰酸酯单体按照混合均匀，加入催化剂升温至50℃‑90℃反应1‑4h，至体系NCO含量达到理论值，加入阻聚剂，降温至室温出料，在所得产物中加入原料总质量80‑99.5％多异氰酸酯固化剂，制成长活化期水性双组分聚氨酯固化剂。本发明在异氰酸酯固化剂中引入含非离子亲水长链的异氰酸酯化合物，其在与水性羟基树脂配漆，在成膜过程中由于亲水长链的屏蔽效应，减缓‑NCO与‑OH的反应速度，从而延长了配漆的活化时间，还可降低涂膜光泽，提高了固化剂的施工性能。

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯固化剂，特别是涉及一种长活化期水性双组分聚氨酯固化剂及其制备方法，本发明水性双组分聚氨酯固化剂用于延长水性双组分聚氨酯涂料的活化期以及施工性能。

背景技术

水性双组分聚氨酯涂料具有成膜温度低、附着力强、耐磨性好以及耐候性好等特点，是一种可取代溶剂型双组分聚氨酯涂料的环境友好型涂料，逐渐成为当今研究热点。其由水性羟基树脂(A组分)和水性多异氰酸酯固化剂(B组分)共同组成，通常情况下羟基树脂极易与水性多异氰酸酯固化剂中的异氰酸根发生交联反应，如果反应速度太快就会带来一系列的问题，甚至导致无法施工而造成损失。在实际的施工过程中，配漆后需要一段时间才能施工，这就需要AB组分在混合后反应速度尽量慢，从而保证漆在一定的时间内仍然可以使用，也因此提出了延长固化剂活化期的需求。

活化期太长或者太短都不是最优的选择，活化期太短会导致漆可使用时间短，对施工提出了较高的要求，增加了施工过程的不确定因素，无法准确保证施工质量；如果活化期太长也会造成一系列负面影响，比如成膜速度慢、光泽降低、防尘性差、涂膜交联密度下降等一系列的问题，因此在保证涂膜综合性能良好的前提下尽量延长固化剂的活化期具有重要意义。

中国发明专利CN101381443公开了包含脲基甲酸酯基团和硅烷基团的多异氰酸酯，该技术法包括使：A)至少一种包含硅烷基团的羟基氨基甲酸酯和/或羟基酰胺，其可从氨基硅烷与环状碳酸酯和/或内酯的反应获得；与，基于A)的NCO－活性基团，摩尔过量的B)至少一种具有以脂肪族、脂环族、芳脂族和/或芳香族方式连接的异氰酸酯基团的二异氰酸酯反应；并且任选地随后除去未反应的过量二异氰酸酯。该技术主要针对平均异氰酸酯官能度的减少，粘度的增加以及硅烷官能团的无规分布的问题。美国专利US5200489、US3996154和中国发明专利CN101381443基本思路相同，都采用了不同类型的聚醚作为亲水改性剂，对多异氰酸酯固化剂进行改性，成功提高了固化剂的亲水性，得到水分散性好、与羟基树脂良好匹配性能的水可分散型固化剂。但是由于聚醚的亲水性较差，需要引入大量聚醚才能达到理想的水分散性，所以导致固化剂NCO含量较低，固化剂的粘度较大，导致施工性能下降。

德国专利DE4433929A、欧洲专利EP0703255等曾提出采用亲水性更好的羟基乙磺酸、羟基丙磺酸对多异氰酸酯进行改性，制备的固化剂粘度低、水分散性好。然而通常市场上销售的羟基磺酸以钠盐形式存在，与多异氰酸酯反应后，钠离子会长期残留在涂膜中，降低漆膜的耐碱性、耐水性和光泽。

美国专利US6767958以N,N-二甲基环己胺为催化剂、采用2-环己氨基-乙磺酸和3-环己氨基-丙磺酸对多异氰酸酯改性，制备得到亲水性好、涂膜性能理想的水性聚氨酯固化剂，但由于叔胺的催化作用能大大提高了固化剂与羟基树脂的反应速度，导致固化剂的活化期较短；且由于磺酸基团具有较强的亲水性，在成膜后分布在涂膜表面导致涂膜的耐水性、耐酸性以及耐水性都有不同程度的下降。

中国发明专利申请CN101754990A公开了一种水性聚异氰酸酯的制备方法，用于双组分聚氨酯涂料或基于水分散体的粘合剂，其用4-氨基甲苯-2-磺酸对多异氰酸酯改性，同时添加一定量的聚醚醇PEO1，得到非常易于水分散的水性聚氨酯固化剂。上述技术使用4-氨基甲苯-2-磺酸作为亲水性改性剂具有位阻过大的基团，需要在超过100℃的条件下进行接枝反应，反应相对困难。