[发明专利]一种木器漆用水性聚氨酯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，具体是一种木器漆用水性聚氨酯及其制备方法。

背景技术

随着社会环保意识的增强，低碳经济、绿色环保、节能减排等一系列环保措施的相继提出，涂料行业也在进行着低VOC的水性涂料的方向发展。聚氨酯树脂因其具有良好的物理力学性能，一定的耐水性、优异的低温柔顺性等得到各行各业的普遍关注。溶剂型聚氨酯涂料由于其VOC排放较高，严重污染了生态环境而越来越受到限制。水性聚氨酯涂料不仅具有溶剂型聚氨酯的性能，而其溶剂是水，用其制得的环保水性木器涂料无疑成为涂料研发的热点。

水性聚氨酯以水为主要介质，不含或仅含有少量有机溶剂，具有不燃、无毒、对环境无污染、节省能源以及易加工等优点，根据配方及助剂的不同，可调制成涂料、胶粘剂及其他用途的处理剂。自20世纪70年代以来，水性聚氨酯以其用途和环境友好性成为聚氨酯化学和技术中发展最快、最活跃的分支之一。水性聚氨酯通常是在预聚体中引入亲水扩链剂，经中和后，在高速搅拌下将离子化聚氨酯加入水中，或将水加入聚氨酯离聚体有要溶剂液中，形成聚氨酯水分散液。

单组分水性聚氨酯多为线型分子结构，属热塑型高分子物质，成膜不能像双组分PU那样交联成网状结构，因而在硬度和耐水、耐溶剂、耐污等方面都存在着较多的不足，这些使得水性聚氨酯在木器涂料的应用上还有着一定的限制，严重制约着水性木器涂料的应用和发展。

为解决水性聚氨酯耐水、耐溶剂的问题，目前集中的热点有两个方面，一是改水性聚氨酯，主要是环氧改性、有机硅、氟改性以及引入多官能度小分子醇内交联改性等；另一个方面是通过后添加氮丙啶、碳化二亚胺以及环氧有机硅偶联剂等进行后交联。前者改性的问题是是要把有机的硅、氟引入到聚氨酯的侧链上才能有效发挥硅、氟等杂原子的效能，因而受改性单体受结构的限制，甚至要付出很大的代价，内交联的支化又会影响分子成膜时的蠕动，带来成膜时漆膜的弊病。后者施工繁杂，受适用期的限制，且后交联剂多有一定的毒性。作为自交联改性的方式文献多报道为带有空气氧化交联的植物油改性，而酮肼交联的报道只停留在两丙酮丙烯酰胺(DAAM)的引入，因DAAM没有活性基团能接枝到聚氨酯体系中，再经合成引入体系，会明显降低接枝效率。

现有的水性聚氨酯的合成方法有外乳化法和自乳化法，自乳化法又包括丙酮法、预聚体混合法、熔融分散缩聚法和酮亚胺/酮联氮法，其中：

丙酮法是将端异氰酸酯聚氨酯预聚体在溶剂中与含有亲水性基团的扩链剂反应，形成高相对分子质量的离聚体。所用溶剂必须是低沸点且能与水共溶，常用丙酮，故名丙酮法；

预聚体混合法是将分子量不太高、粘度较小得含端基-NCO的预聚体不加或加少量的溶剂，直接用亲水性单体将其部分扩链。分散过程需在低温下进行，以降低-NCO与水的反应活性，然后再用反应活性高的二胺和三胺在水中进行扩链，生成高分子量的水性聚氨酯。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种木器漆用水性聚氨酯及其制备方法，解决水性聚氨酯在木器涂料应用中存在的耐水、耐溶剂差、硬度低的问题，并克服双组分聚氨酯木器漆使用中安全环保的弊端。

本发明的技术方案为：

一种木器漆用水性聚氨酯，它是由下列重量份比的原料组成：聚碳酸酯二元醇165-175、异佛尔酮二异氰酸酯131-132、催化剂0.4-0.6、二羟甲基丙酸16.5-17.5、二羟基丙酮2.7-3、1，4-丁二醇18.5-19.5、丙酮4-5、三乙胺12.5-13、乙二胺6-7、去离子水628-638、己二酸二酰肼5-6。

一种木器漆用自交联型水性聚氨酯，聚碳酸酯二元醇170-171、异佛尔酮二异氰酸酯131.5-131.6、催化剂0.5-0.6、二羟甲基丙酸17-17.1、二羟基丙酮2.8-2.9、1，4-丁二醇18.9-19.1、丙酮4-5、三乙胺12.7-13、乙二胺6.5-6.6、去离子水633-634、己二酸二酰肼5.4-5.7。

所述的催化剂选用有机锡催化剂。

一种木器漆用水性聚氨酯的制备方法，包括下列步骤：

(1)、按重量份在反应容器中加入聚碳酸酯二元醇，在115-125℃下抽真空脱水50-70分钟，然后降温至55-65℃，加入异佛尔酮二异氰酸酯、二羟甲基丙酸和催化剂，升温至75-80℃反应2-3h，得反应液；

(2)、按重量份将混合好的二羟基丙酮和1，4-丁二醇混合液、丙酮加入反应液中，控制温度在65-75℃反应3-4小时，得聚氨酯预聚体；