專利名稱：一種水性聚氨酯固化劑和水性聚氨酯分散體的制作方法
技術領域：
本發明涉及涂料技術領域，具體涉及環保型水性聚氨酯涂料，尤其涉及一種水性聚氨酯固化劑和與該水性聚氨酯固化劑搭配使用的水性聚氨酯分散體
背景技術：
木器涂料行業主要有聚酯漆、PE不飽和聚酯漆或硝基漆等，其中生產量最大的還是PU聚酯漆，傳統生產的聚酯涂料基本上都是由主漆、固化劑和溶劑組成的，其中固化劑由于使用了異氰酸脂類物質生產造成產品具有毒害性，這當中以游離異氰酸單體的毒害性為最大。現在廣泛使用的油性油漆涂料是很難符合環保要求的產品，必將被符合健康、環保、安全標準的新型涂料所替代，水性木器涂料是其主要的發展方向，隨著水性木器漆技術開發的提高，其性能愈來愈接近油性漆。水性聚氨酯涂料有單組分和雙組分之分。單組分水性聚氨酯分散體涂料的聚合物分子質量較大，成膜過程中一般不發生交聯，具有施工方便的優點。雙組分水性聚氨酯涂料由含羥基的水性樹脂和含異氰酸酯基(一NC0)的固化劑組成，施工前將二者混合，成膜過程中發生交聯反應，涂膜性能好。雙組份聚氨酯是由含-NCO的多異氰酸酯固化劑和含-OH的多元醇交聯而成，具有成膜溫度低、附著力強、耐磨性高、耐溶劑性和耐水性好等優點。環保法規對揮發性有機化合物(VOC)排放的限制促進了低VOC含量的現代環保型涂料的發展，按照現代環保要求，聚氨酯涂料必須解決2個技術難題，一是最大限度地減少溶劑用量，降低涂料的VOC含量，即走高固體含量涂料、水性涂料和無溶劑涂料的發展方向；二是減少聚氨酯固化劑中游離的二異氰酸酯單體含量，即開發高性能無毒固化劑。
發明內容
本發明的目的在于提供一種毒性小、水溶性好且能提高漆膜硬度及物理化學性能的水性聚氨酯固化劑。本發明的另一個目的在于提供與上述水性聚氨酯固化劑搭配使用水性聚氨酯分散體。本發明的上述目的是通過如下方案予以實現的
一種水性聚氨酯固化劑，該水性聚氨酯的原料配方由如下質量百分比的各組分組成 異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)70 73% ；
聚乙二醇單丁醚8 9%;
2、4、6_三(二甲氨基甲基)苯酚O. I O. 5%;丙酮18 21%。本發明還提供一種與上述水性聚氨酯固化劑搭配使用的水性聚氨酯分散體，該水性聚氨酯分散體的原料配方是由如下質量百分比的各組分組成
異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI) 30 32% ；
甲基丙二醇3 5% ；
二羥甲基丙酸(DMPA)3 5% ；
二甲基乙醇胺I 3%;
丙酮4 6% ；
去離子水50 58%。本發明人還對上述水性聚氨酯固化劑的配方進行了優化，同時也對與該水性聚氨酯固化劑搭配使用的水性聚氨酯分散體的配方進行了優化，結果如下所示
一種水性聚氨酯固化劑，其原料配方由如下質量百分比的各組分組成
異佛爾酮二異氰酸酯(Iroi)71.6%;
聚乙二醇單丁醚8.2%;
2、4、6_三(二甲氨基甲基)苯酚0.2%;
丙酮20%。與上述水性聚氨酯固化劑搭配使用的水性聚氨酯分散體，其原料配方是由如下質量百分比的各組分組成
異佛爾酮二異氰酸酯(Iroi) 31.2%;
甲基丙二醇3. 4% ；
二羥甲基丙酸(DMPA)3. 8% ；
二甲基乙醇胺1.6%;
丙酮5. 0% ；
去尚子水55%。上述水性聚氨酯固化劑的制備方法如下所示
將異佛爾酮二異氰酸酯(iroi)、聚乙二醇單丁醚和丙酮混合均勻后，攪拌狀態下滴加2、4、6_三(二甲氨基甲基)苯酚，制備得到所需水性聚氨酯固化劑。上述水性聚氨酯分散體的制備方法如下所示
將異佛爾酮二異氰酸酯、甲基丙二醇、二羥甲基丙酸和丙酮混合均勻后得到預聚物，將該預聚物分散于去離子水中，再加入二甲基乙醇胺發生擴鏈反應，從而制備得到所需水性聚氨酯分散體。對于雙組份的水性聚氨酯涂料來說，水性聚氨酯分散體和水性聚氨酯固化劑是影響涂料性質的核心因素，本發明人通過方案設計和實驗摸索后，得到上述水性聚氨酯固化劑配方，并研究出搭配該水性聚氨酯固化劑使用的水性聚氨酯分散體。具體使用的時候，將上述水性聚氨酯固化劑和水性聚氨酯分散體搭配本領域技術人員進行水性聚氨酯涂料時常用的常規助劑，即可得到毒性小、水溶性好且能提高漆膜硬度及物理化學性能水性聚氨酷涂料。與現有技術相比，本發明具有如下有益效果
I.本發明的水性聚氨酯分散體和水性聚氨酯固化劑可實現水性聚氨酯涂料的高性能；采用本發明的水性聚氨酯分散體和水性聚氨酯固化劑，其漆膜的各項性能指標與油性類相當；同時使用IPDI 二異氰酸脂提高了成漆漆膜的硬度，又由于使用水作為稀釋溶劑，大大降低了有害溶劑的釋放同時通過控制反應的進行，減少有害游離的單體二異氰酸脂的含量，使產品做到了低毒或無毒，是環境友好型產品；
2.本發明首次開發出水性聚氨酯固化劑，聚氨脂固化劑因含活潑的NCO基團極易與水 反應而發展困難，利用脂肪族異氰酸脂IPDI與水反應緩慢的特性；同時用DMPA在反應后保留分子鏈上的羧基，然后與叔胺成鹽反應制得能溶入水的高分子聚合物；利用含親水性醇醚單體與IPDI三聚體反應使聚氨酯固化劑能比較穩定地分散于水中同時使游離異氰酸單體更低(< O. 5%)。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明做進一步地描述，但具體實施例并不對本發明做任何限定。實施例I水性聚氨酯固化劑
本實施例的水性聚氨酯固化劑，其原料配方由如下質量百分比的各組分組成
異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)70 73% ；
聚乙二醇單丁醚8 9%;
2、4、6_三(二甲氨基甲基)苯酚O. I O. 5%;
丙酮18 21%。本實施例水性聚氨酯固化劑的制備方法為
按照上述原料配方，將異佛爾酮二異氰酸酯(iroi)、聚乙二醇單丁醚和丙酮混合均勻后，攪拌狀態下滴加2、4、6_三(二甲氨基甲基)苯酚，制備得到所需水性聚氨酯固化劑。實施例2水性聚氨酯分散體
本實施例的水性聚氨酯分散體，其原料配方是由如下質量百分比的各組分組成 異佛爾酮二異氰酸酯(iroi) 31.2%;
甲基丙二醇3. 4% ；
二羥甲基丙酸(DMPA)3. 8% ；
二甲基乙醇胺1.6%;
丙酮5. 0% ；
去尚子水55%。本實施例水性聚氨酯分散體的制備方法為
按照上述原料配方，將異佛爾酮二異氰酸酯、甲基丙二醇、二羥甲基丙酸和丙酮混合均勻后得到預聚物，將該預聚物分散于去離子水中，再加入二甲基乙醇胺發生擴鏈反應，從而制備得到所需水性聚氨酯分散體。將實施例I制備所得水性聚氨酯固化劑和實施例2制備所得水性聚氨酯分散體搭配使用，并添加常規助劑得到水性聚氨酯涂料，對該涂料進行性能測試發現
該水性聚氨酯涂料安全環保，漆膜硬度高、耐沖擊性能好、耐磨性能好。
權利要求
1.一種水性聚氨酯分散體，其特征在于該水性聚氨酯分散體的原料配方是由如下質量百分比的各組分組成 異佛爾酮二異氰酸酯30 32% ； 甲基丙二醇3 5% ； 二羥甲基丙酸3 5%; 二甲基乙醇胺I 3%; 丙酮4 6% ； 去離子水50 58%。
2.根據權利要求I所述一種水性聚氨酯分散體，其特征在于所述水性聚氨酯分散體的原料配方由如下質量百分比的各組分組成 異佛爾酮二異氰酸酯31. 2% ； 甲基丙二醇3. 4% ； 二羥甲基丙酸3.8%; 二甲基乙醇胺1.6%; 丙酮5. 0% ； 去尚子水55%。
3.—種權利要求I所述水性聚氨酯分散體的制備方法，其特征在于該制備方法是將異佛爾酮二異氰酸酯、甲基丙二醇、二羥甲基丙酸和丙酮混合均勻后得到預聚物，將該預聚物分散于去離子水中，再加入二甲基乙醇胺發生擴鏈反應，從而制備得到所需水性聚氨酯分散體。
全文摘要
本發明公開一種水性聚氨酯固化劑和與該水性聚氨酯固化劑搭配使用的水性聚氨酯分散體，該水性聚氨酯的原料配方，按質量百分比計，由70～73%的異佛爾酮二異氰酸酯、8～9%的聚乙二醇單丁醚、0.1～0.5%的2、4、6-三(二甲氨基甲基)苯酚和18～21%的丙酮組成。本發明的水性聚氨酯分散體和水性聚氨酯固化劑可實現水性聚氨酯涂料的高性能，其漆膜的各項性能指標與油性類相當；同時使用IPDI二異氰酸脂提高了成漆漆膜的硬度，又由于使用水作為稀釋溶劑，大大降低了有害溶劑的釋放同時通過控制反應的進行，減少有害游離的單體二異氰酸脂的含量，使產品做到了低毒或無毒，是環境友好型產品。
文檔編號C08G18/32GK102617824SQ20121006543
公開日2012年8月1日 申請日期2011年3月14日 優先權日2011年3月14日
發明者練世斌 申請人:惠州市長潤發涂料有限公司