一種用于水性木器底漆陽離子型聚氨酯樹脂及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及水性涂料技術領域，尤其涉及一種用于水性木器底漆陽離子型聚氨酯 樹脂及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 木器家具涂飾是涂料的不可或缺的組成部分，消費量在很多國家均居工業涂料之 首。根據家具協會統計，我國2013年家具行業產值已達6462. 75億元，但是目前絕大部分 還是被溶劑型木器涂料占據。大規模頻繁發生的持續性霧霾天氣不禁讓人們認識到VOC排 放的嚴重性，2015年2月1日起，國家開始對VOC含量高于420g/L的涂料企業征收4%涂 料消費稅以限制VOC的排放。水性木器漆由于其無毒、低污染等優點越來越受到市場的認 可和青睞。根據不同水性漆施工工藝的需要，可將水性木器漆分為水性封閉劑，水性底漆和 水性面漆。水性封閉劑和水性底漆在木器涂飾中具有重要的作用：水性封閉劑是木材表面 上的第一道漆，封閉劑的作用是阻止木材中單寧酸、色素和木材油脂的滲出而影響底漆和 面漆的色澤，另一方面封閉劑也要阻止外界水分進入木材纖維，防止木材變形，發霉，開裂， 更重要的一點是高滲透高透明水性封閉劑可以將木材的色澤和紋理充分折射出來，從而美 化和提高整體水漆涂飾效果。水性木器漆底漆主要是為了填充木材紋理，增加木材表面的 光滑度和手感，并為面漆提供支撐。所以底漆的硬度和固含量直接關系到面漆的硬度和木 紋填充效果。
[0003] 目前，水性丙烯酸木器漆樹脂研究較多，但其熱黏冷脆、耐油酯性差的特性阻礙了 其在水性封閉劑上的應用。水性聚氨酯（WPU)是由異氰酸酯、二元醇共聚而成的，能穩定分 散在水中的高分子材料。由于水性聚氨酯漆膜是大分子多元醇軟段和氨基甲酸酯硬段分 別聚集排列的微相分離結構，該結構在耐熱耐油和封閉性上具有天然優勢，該所以隨著WPU 在木材涂裝方面的應用拓展，其產量和消費得到的大幅度提升。陽離子WPU具有更好的滲 透性和封閉性，所以陽離子WPU更適合作木器封閉劑和底漆使用。在木器用底漆方面，雖然 已有些文獻和專利報道，但是漆膜仍然表現出豐滿度差，硬度低，耐水性和耐化學品性能差 等缺點。CN 102093533 A公開了一種陽離子型水性聚氨酯木器封閉底漆，采用TDI、N220和 MDEA為主要原料，但是采用N220為軟段，合成WPU的硬度小，附著力差；并且單獨使用MDEA 擴鏈合成難度較高，生產風險大；另外，該方法制備的WPU的固含量較低，漆膜的填充性和 手感方面有欠缺。五邑大學在文章《水性聚氨酯木器底漆的一種新配方》中僅僅提出了水 性木器漆底漆用水性聚氨酯的助劑使用方法，并未提及該水性聚氨酯的制備工藝。
【發明內容】
[0004] 基于【背景技術】存在的技術問題，本發明提出了一種用于水性木器底漆陽離子型聚 氨酯樹脂及其制備方法，以解決現有水性聚氨酯木器底漆滲透性能、封閉性能、硬度、透明 性、耐水性能和附著力缺陷以及合成難度高等技術問題。
[0005] 本發明提出的一種用于水性木器底漆陽離子型聚氨酯樹脂的制備方法，包括以下 步驟：
[0006] S1、將聚酯二元醇升溫熔融，保溫，接著真空脫水得到大分子聚酯二元醇Al ;
[0007] S2、將二異氰酸酯加入大分子聚酯二元醇Al中，升溫，保溫，降溫后加入非親水小 分子擴鏈劑、交聯劑和丙酮，再加入催化劑，升溫，保溫，得到預聚體A2 ;
[0008] S3、將預聚體A2降溫后，再滴加含陽離子型親水擴鏈劑的溶液，升溫，保溫得到預 聚體A3 ;
[0009] S4、將預聚體A3進行中和后，再加水進行乳化分散，真空蒸餾得到用于水性木器 底漆陽離子型聚氨酯樹脂。
[0010] 優選地，Si中，聚酯二元醇包括對苯二甲酸酐聚酯二元醇。
[0011] 優選地，Sl中，聚酯二元醇還包括脂肪族聚酯二元醇。
[0012] 優選地，Sl中，對苯二甲酸酐聚酯二醇的數均分子量為2000、2500或3200,優選為 2000 〇
[0013] 優選地，Sl中，脂肪族聚酯二元醇為聚己二酸-1，4- 丁二醇酯二元醇、聚己二酸新 戊二醇酯二元醇、聚碳酸酯二元醇或聚己內酯二元醇。
[0014] 優選地，Sl中，脂肪族聚酯二元醇的數均分子量為1000。
[0015] 優選地，Sl中，升溫熔融的溫度為70~140°C，保溫時間為1~5h。
[0016] 優選地，S2中，將二異氰酸酯加入大分子聚酯二元醇Al中，升溫至65~112°C，保 溫1~4h，降溫至40~60°C，加入非親水小分子擴鏈劑、交聯劑和丙酮，再加入催化劑，升 溫至55~90°C，保溫1~4h，得到預聚體A2。
[0017] 優選地，S2中，二異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯、4, 4-二環己基甲烷二異氰酸 酯、甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯中的一種或兩種組合物。
[0018] 優選地，S2中，非親水小分子擴鏈劑為1，4- 丁二醇、一縮二乙二醇、新戊二醇或三 甲基戊二醇。
[0019] 優選地，S2中，催化劑為辛酸亞錫和/或二月桂酸二丁基錫。
[0020] 優選地，S2中，交聯劑為三羥甲基丙烷。
[0021] 優選地，S3中，將預聚體A2降溫至30~40°C后，再滴加含陽離子型親水擴鏈劑的 溶液，滴加時間為〇. 5~4h，升溫至45~75°C，保溫0. 5~3h得到預聚體A3。
[0022] 優選地，包括以下步驟：
[0023] S1、按重量份將20~50份對苯二甲酸酐聚酯二元醇與0~26份脂肪族聚酯二元 醇混合后，升溫熔融，接著真空脫水得到大分子聚酯二元醇Al ;
[0024] S2、將33~52份二異氰酸酯加入大分子聚酯二元醇Al中，升溫，保溫，降溫后加 入6~11份非親水小分子擴鏈劑、2~3份交聯劑和20~30份丙酮，再加入0. 05~0. 3 份催化劑，升溫，保溫，得到預聚體A2 ;
[0025] S3、將預聚體A2降溫后，再滴加含陽離子型親水擴鏈劑的溶液，其中含陽離子型 親水擴鏈劑的溶液由4. 5~7份陽離子型親水擴鏈劑和8~15份丙酮混合得到，升溫，保 溫得到預聚體A3 ;
[0026] S4、將預聚體A3中加入4. 5~5. 0份乙酸進行中和后，再加300~350份水進行 乳化分散，真空脫除丙酮，得到用于水性木器底漆陽離子型聚氨酯樹脂。
[0027] 優選地，S3中，陽離子型親水擴鏈劑為N-甲基二乙醇胺和二甲基乙醇胺的混合 物。
[0028] 本發明還提出的一種用于水性木器底漆陽離子型聚氨酯樹脂，采用上述用于水性 木器底漆陽離子型聚氨酯樹脂的制備方法得到。
[0029] 由于同等條件下對苯二甲酸酐聚酯二元醇合成的水性聚氨酯膠膜硬度較高，本發 明采用高硬度的對苯二甲酸酐聚酯二元醇為軟段，陰陽離子混合親水擴鏈劑，分段逐步聚 合的方式合成了硬度高，附著力強，封閉性好，抗滲油和抗色素滲出性能優越，耐水性好的 水性聚氨酯木器底漆樹脂。
[0030] 另外為了克服陽離子水性聚氨酯生產過程中容易暴聚凝膠的缺陷，本發明創造性 地采用陽離子聯用和兩種陽離子親水擴聯劑聯用的方法控制反應速度，并提高乳液的穩定 性和固含量。實驗結果顯示該方法合成的水性聚氨酯具有批次穩定性好，固含量高，生產風 險小。該方法合成的陽離子型水性聚氨酯樹脂可以廣泛應用在各種木材的水性木器漆封閉 劑領域，水性木器漆底漆領域。
[0031] 與現有技術相比，本發明具有以下優點：
[0032] 1)本發明為一種高分子水分散體的交聯型陽離子水性聚氨酯結構，乳液外觀半透 至透明，固含量可達36~40wt%，其乳液穩定性好，貯存時間長；所形成的漆膜具有硬度 高，附著力強，封閉性好，抗滲油和抗色素滲出性能優越，耐水性好；
[0033] 2)本發明潤濕性好，可直接對木器涂飾，不需要額外添加潤濕劑，防止潤濕劑對滲 油性的影響；
[0034] 3)本發明成膜速度快，漆膜透明，鉛筆硬度達H~2H，耐水48h無異常，附著力為 〇級；
[0035] 4)本發明滲透性強，抗滲油性好，漆膜表面與其他樹脂相容性好；
[0036] 5)本發明制備方法工藝穩定，反應易于控制，生產風險小。
【附圖說明】
[0037] 圖1為本發明提出的一種用于水性木器底漆陽離子型聚氨酯樹脂的制備方法的 流程示意圖。
【具體實施方式】
[0038] 如圖1所示，圖1為本發明提出的一種用于水性木器底漆陽離子型聚氨酯樹脂的 制備方法的流程示意圖。
[0039] 參照圖1，本發明提出的一種用于水性木器底漆陽離子型聚氨酯樹脂的制備方法， 包括