[发明专利]一种聚合物表面加硬剂及其制备方法

权利要求书

1.一种聚合物表面加硬剂，其特征在于，由主剂和固化剂组成，所述固化剂的质量为主剂的2-8%，所述主剂由水性聚合物溶液和水性聚合物溶液质量0.5-5%的纳米无机填料混匀而成，所述水性聚合物溶液中含有水溶性聚氨酯-脲聚合物和醋酸，所述水溶性聚氨酯-脲聚合物的分子主链结构如下：

，

X基团为聚醚二元醇、聚酯二元醇或两者的混合和N-甲基二乙醇胺一起与二异氰酸酯发生聚氨酯反应后对应的链段，Y基团为聚醚二胺、聚酯二胺或两者的混合和非极性芳香二胺、脂肪二胺或两者的混合一起与二异氰酸酯发生聚脲反应后对应的链段，非极性的芳香二胺或脂肪二胺均不含有羟基，m和n均为不小于1的整数。

2.根据权利要求1所述的一种聚合物表面加硬剂，其特征在于，形成X基团时同时用到聚醚二元醇和聚酯二元醇，聚醚二元醇与聚酯二元醇的摩尔比例为0.1-10：1。

3.根据权利要求2所述的一种聚合物表面加硬剂，其特征在于，聚醚二元醇为数均分子量在400-2000的PEG、PPG或PTHF，聚酯二元醇为数均分子量1000-2000的PCDL。

4.根据权利要求1所述的一种聚合物表面加硬剂，其特征在于，形成Y基团时同时用到聚醚二胺和聚酯二胺，聚醚二胺和聚酯二胺的摩尔比例为0.1-10：1。

5.根据权利要求4所述的一种聚合物表面加硬剂，其特征在于，聚醚二胺为ED-600或ED-900，聚酯二胺为聚酯胺EPO。

6.根据权利要求1所述的一种聚合物表面加硬剂，其特征在于，形成Y基团时用到的芳香二胺的摩尔数占比形成Y基团时用到的二胺总摩尔数的1-60%。

7.根据权利要求6所述的一种聚合物表面加硬剂，其特征在于，芳香二胺为具有下述结构式的二胺中的一种或多种：

脂肪二胺的结构式如下：

，其中n为2至10之间的整数。

8.根据权利要求1所述的一种聚合物表面加硬剂，其特征在于，二异氰酸酯为TDI、MDI、IPDI、HDI中的一种或多种，所述固化剂为二异氰酸酯三聚体，所述二异氰酸酯三聚体为TDI三聚体、HDI三聚体、MDI三聚体、IPDI三聚体。

9.根据权利要求1至8任一项所述的一种聚合物表面加硬剂，其特征在于，无机填料为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米三氧化二铝中的一种或多种。

10.一种如权利要求1至9任一项所述的聚合物表面加硬剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：各原料用量按照同一摩尔份数计，

S1.在丙酮中加入5份的聚醚二元醇、聚酯二元醇或二者混合，1-3份N-甲基二乙醇胺，加热50-80℃后完全溶解，缓慢加入6-10份二异氰酸酯，完全加入后70-100℃下反应1-5小时，得到异氰酸基封端的含有聚氨酯分子链段的预聚物溶液；

S2.在丙酮中加入5份的聚醚二胺、聚酯二胺或二者混合，0.05-7.5份芳香二胺和脂肪二胺，芳香二胺的摩尔数占使用的总二胺摩尔数的1-60%，加热50-80℃后完全溶解，缓慢加入5-10份二异氰酸酯化合物，完全加入后50-80℃下反应1-5小时，得到氨基封端的含有聚脲分子链段的预聚物溶液；

S3.将以上两种不同的预聚物溶液全部混合，混合温度40-80℃，反应1-5h，得到聚氨酯-脲聚合物溶液；

S4.在聚氨酯-脲聚合物溶液中，加入含醋酸2-5份的醋酸水溶液，醋酸水溶液中醋酸浓度为40-50wt%,得到乳白色混合液，再减压蒸馏除去丙酮，得到水性聚氨酯-脲溶液，为淡蓝色溶液；

S5.在水性聚氨酯-脲溶液中加入水性聚氨酯-脲溶液重量0.5-5%纳米无机填料，得到白色浑浊的乳液，即为主剂；

S6.在主剂中加入其质量2-8%的固化剂，混匀，即得。