[发明专利]一种水性封闭型聚氨酯固化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及化工材料制备领域，特别涉及一种水性封闭型聚氨酯固化剂及其制备方法。本发明的水性封闭型聚氨酯固化剂，由以下按重量份计的组分制备而成：异氰酸酯多聚体、单羟基聚醚多元醇和封闭剂。本发明采用异氰酸酯多聚体与单羟基聚醚多元醇反应，得到的水性封闭型聚氨酯固化剂具有稳定的分子量、水溶性好、与水性树脂相容性好、漆膜性能优异、存放稳定性长。本发明的工艺能够有效控制水性聚氨酯的分子量，确保产品的性能，制备方法简单有效、生产成本低廉、可大规模生产。

技术领域

本发明涉及化工材料制备领域，特别涉及一种水性封闭型聚氨酯固化剂及其制备方法。

背景技术

随着国家的环保法规以及相关标准的日益严格，传统涂料因在应用中需要使用大量的挥发性有机化合物(volatile organic compounds，VOC)而逐渐被淘汰，而能够以水作为溶剂或者作为分散介质的水性涂料正越来越受到重视。

水性涂料主要为双组份水性涂料，其中的双组份包括作为成膜物质的水性涂料以及提高水性涂料涂膜性能的水性聚氨酯固化剂。一般的水性聚氨酯固化剂的固含量高，在水中溶解分散时，初始粘度会出现剧烈上升，从而使水性聚氨酯固化剂结团而产生颗粒。因此在使用前，水性聚氨酯固化剂需要采用一些亲水的溶剂稀释，使得水性固化剂更加容易在水中分散，但是这会增加VOC的使用，不利于环保。其次，双组份水性涂料在使用时，水性聚氨酯固化剂中的异氰酸基(NCO)不仅会和水性树脂中的活性基团反应，也会与水反应，且反应程度随着温度改变，导致产品性能不稳定。此外，配漆后由于不同使用者的使用时长不一致，双组份水性涂料的稳定性、涂抹性能、光泽往往差异比较大，因而无法确保稳定的漆膜效果。

封闭型聚氨酯固化剂是一种预先把高活性的NCO保护起来的聚氨酯固化剂。利用加成-消除机理，即先将固化剂中未反应的NCO基团通过接枝封端，然后在高温下，脱去封闭剂。封闭型聚氨酯固化剂能够有效解决固化剂中NCO与水反应问题，但是如何将封闭型聚氨酯固化剂均匀地分散到水中，并具有很好的稳定性，是封闭型聚氨酯固化剂有效应用的困难与挑战。

开发一种具有良好的水分散性、稳定性的水性封闭型聚氨酯固化剂能有效解决上述问题，但是目前关于水性封闭型聚氨酯固化剂的研究很少。专利CN110423323A中，水性封闭型聚氨酯固化剂的制备方法，先采用封闭剂将异氰酸酯聚合物部分的NCO基团封闭，然后再采用接枝亲水基团水性化。这种方法无法准确保证封闭后聚合物中的NCO基团数量，从而导致接枝的亲水基团的数量无法准确保证。如果封闭的NCO基团过多，剩余NCO基团接枝亲水基团数量不够，水性聚氨酯固化剂分散性、与水性树脂相容性将下降，影响最终的漆膜性能。如果封闭剂封闭的NCO基团过少，接枝的亲水基团无法将所需要反应的NCO完全反应，则导致产品稳定性无法保证。专利CN108424502A采用二羟基化合物接枝亲水基团，因为二羟基化合物中的两个羟基在接枝异氰酸酯聚合物时候，两个羟基都与聚氨酯固化剂中的NCO反应，无法控制反应后聚合物的分子量，而单羟基化合物，因每个分子中只有一个羟基可以接枝，所以可以控制聚合物的分子量，分子量的大小直接有影响到聚氨酯固化剂的水分散性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种水性封闭型聚氨酯固化剂及其制备方法。本发明采用异氰酸酯多聚体与单羟基聚醚多元醇反应，得到的水性封闭型聚氨酯固化剂具有稳定的分子量、水溶性好、与水性树脂相容性好、漆膜性能优异、存放稳定性长。本发明的工艺能够有效控制水性聚氨酯的分子量，确保产品的性能，制备方法简单有效、生产成本低廉、可大规模生产。

本发明所采取的技术方案是：

一种水性封闭型聚氨酯固化剂，由以下组分制备而成：异氰酸酯多聚体、单羟基聚醚多元醇和封闭剂。

一种水性封闭型聚氨酯固化剂，由以下按重量份计的组分制备而成：8-12份异氰酸酯多聚体、0.5-3份单羟基聚醚多元醇和1-5份封闭剂。