[发明专利]高性能单组分水性聚氨酯及其乳液或分散体、涂层的制备方法及应用

权利要求书

1.一种高性能单组份水性聚氨酯，其特征在于，所述的高性能水性聚氨酯的聚合物分子链中包含如式(Ⅰ)所示的结构单元：

其中，x是1-6的正整数；n₁为大于0的正整数，n₂≥0的正整数；

其中，是异佛尔酮二异氰酸酯三聚体IPDI-3或六亚甲基二异氰酸酯三聚体HDI-3反应后的残基，其结构为以下两种结构中的一种：

其中，Ar是甲苯二异氰酸酯TDI、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI、二苯甲烷二异氰酸酯MDI、二环己基甲烷二异氰酸酯HMDI或六亚甲基二异氰酸酯HDI去掉二异氰酸酯基团的残基；Ar的结构为以下结构中的一种：

其中，当Ar为a时，是2,4-TDI、2,6-TDI中的一种或两种的混合物；

其中，Pr是聚四氢呋喃多元醇PTMG、聚碳酸酯多元醇PCDL、聚酯多元醇或聚丙二醇PPG去掉-OH以后的残基结构。

2.权利要求1所述的一种高性能单组份水性聚氨酯乳液或分散体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

在带有搅拌和冷凝器的反应釜中，加入多元醇和亲水扩链剂混合，搅拌状态下通入N₂；加热至35-100℃后，加入催化剂、三聚体反应0.5-8h，再加入二异氰酸酯反应1-15h；然后加入交联剂反应0.5-12h；降温至20-30℃，加入中和剂中和0.5-1h；降温至0℃加入去离子水快速搅拌乳化，蒸发脱除溶剂，得到水性聚氨酯乳液或分散体。

3.根据权利要求2所述的一种高性能单组份水性聚氨酯乳液或分散体的制备方法，其特征在于，

所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯TDI、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI、二苯甲烷二异氰酸酯MDI、二环己基甲烷二异氰酸酯HMDI、六亚甲基二异氰酸酯HDI中一种或两种以上混合，R值是异氰酸酯与多元醇和扩链剂的羟基的摩尔数之比，为1.0-2.0；

所述多元醇是聚四氢呋喃多元醇PTMG、聚碳酸酯多元醇PCDL、聚酯多元醇、聚丙二醇PPG中的一种或两种以上混合，多元醇分子量为1000～3000g/mol；

所述亲水扩链剂是2,2-二羟甲基丙酸DMPA、2,2-二羟甲基丁酸DMBA中的一种或两种混合，亲水扩链剂占全部反应原料的质量含量为1.5-15wt％；

所述三聚体是异佛尔酮二异氰酸酯三聚体IPDI-3或六亚甲基二异氰酸酯三聚体HDI-3中的一种，三聚体与二异氰酸酯的质量比是1-30wt％。

4.根据权利要求2或3所述的一种高性能单组份水性聚氨酯乳液或分散体的制备方法，其特征在于，

所述催化剂为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡的一种或两种混合，催化剂与多元醇的质量比是0.5-10wt％；

所述交联剂是三(2-羟乙基)异氰尿酸酯，其摩尔数与全部原料反应后剩余异氰酸酯的摩尔数相同；

所述中和剂为三乙胺或NaOH中的一种；

所述溶剂是丙酮或丁酮，用量为全部反应原料总质量的1-8倍。

5.一种高性能单组份水性聚氨酯涂层的制备方法，其特征在于，采用权利要求2-4任意所述的一种高性能水性聚氨酯乳液或分散体的制备方法制备得到的水性聚氨酯乳液或分散体经涂敷、干燥固化后得到水性聚氨酯涂层。

6.采用权利要求2-4任意所述的一种高性能单组份水性聚氨酯乳液或分散体的制备方法制备得到的水性聚氨酯乳液或分散体作为涂料或胶粘剂在木器、电子电器、汽车舰船、工程机械、皮革涂饰或化工领域的应用。