一种水性聚氨酯分散体的制备方法及水性聚氨酯分散体的用途

摘要

本发明公开了一种水性聚氨酯分散体的制备方法及水性聚氨酯分散体的用途。水性聚氨酯分散体的制备方法如下：在惰性气体保护下，搅拌下将异氰酸酯单体加入到羟基丁苯橡胶中，反应0.5～2h，升温至70～90℃，加入二羟甲基丙酸和聚醚多元醇，反应3～5h，降温至40～60℃，加入三乙胺进行中和反应，反应0.1～2h，加入去离子水，转速700～900转/分钟下剪切分散，加入乙二胺进行扩链反应，反应1～3h，得到水性聚氨酯分散体。本发明提供的水性聚氨酯分散体由于引入了丁基橡胶片段，使分子链呈微相分离，从而造成分子内消光，使产品具有自哑光的性能。将本发明提供的水性聚氨酯分散体制备成的涂料，透明性和手感良好。

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料聚氨酯技术领域，尤其涉及一种水性聚氨酯分散体的制备方法及 水性聚氨酯分散体的用途。

背景技术

聚氨酯大分子主链上含有许多氨基甲酸酯基、醚基、酯基、脲基、酰胺等基团，大分子 间很容易生成分子间或分子内氢键，所以聚氨酯是综合性能优异的合成树脂之一，由于其合 成单体品种多，反应条件温和、专一、可控，配方调整余地大及其高分子材料的微观结构（存 在微观相分离）特点，可广泛应用于涂料、粘合剂、泡沫塑料、合成纤维及其弹性体，已成 为人们衣食住行以及高新技术领域必不可少的合成材料之一，水性聚氨酯是以水为分散介质 配置的涂料，具有毒性小、不易燃烧、不污染环境、节能、安全等优点，同时还具有溶剂型 聚氨酯涂料的性能，应用于皮革、包装等特殊材料的时候，往往需要涂膜具有哑光性能，市 场上普遍流行的是在涂料中添加哑粉来消光，但是哑粉加入后，会导致漆膜的物化性能大大 降低，所以国外正在积极寻求一种可以自消光的树脂，目前哑光树脂通过相容性的差异或粒 径的差异达到消光，通常在树脂结构中引入一些硅类基团或丙烯酸酯大分子基团，此类方法 可以有效消光但是会引起涂膜浑浊发蒙。

发明内容

针对现有技术的问题，本发明的目的是提供一种水性聚氨酯分散体的制备方法，该方法 简单。

本发明的另一个目的是提供一种将上述水性聚氨酯制成涂料的方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种水性聚氨酯分散体的制备方法，包括以下步骤：

在惰性气体保护下，搅拌下将异氰酸酯单体加入到羟基丁苯橡胶中，反应0.5～2h，升温 至70～90℃，加入二羟甲基丙酸和聚醚多元醇，反应3～5h，降温至40～60℃，加入三乙胺进 行中和反应，反应0.1～2h，加入去离子水，转速700～900转/分钟下剪切分散，加入乙二胺进 行扩链反应，反应1～3h，得到水性聚氨酯分散体。

优选地，所述异氰酸酯单体与羟基丁苯橡胶的质量比为1:1～2.5:1。

优选地，所述异氰酸酯单体与二羟甲基丙酸的质量比为1:1～2.0:1。

优选地，所述异氰酸酯单体与聚醚多元醇的质量比为0.4:1～0.6:1。

优选地，所述异氰酸酯单体与三乙胺的质量比为6:1～10:1。

优选地，所述异氰酸酯单体与去离子水的质量比为0.1:1～0.15:1。

优选地，所述异氰酸酯单体与乙二胺的质量比为17:1～24:1。

优选地，所述异氰酸酯单体为异佛尔酮二异氰酸酯。

优选地，所述聚醚多元醇的Mn为1500。

优选地，所述水性聚氨酯分散体的固含量为33～35%。

本发明还提供了一种将上述方法制备得到的水性聚氨酯分散体制备成涂料的方法，包括 以下步骤：

向水性聚氨酯分散体中依次加入三羟甲基丙烷-三[3-(2-甲基氮丙啶基)]丙酸酯、基于六亚 甲基二异氰酸酯HDI的亲水改性脂肪族聚异氰酸酯、二丙二醇甲醚、水性流平剂和水性消 泡剂，高速剪切搅拌加入氨水调节PH值到8.0，加入无溶剂聚氨酯类增稠剂，喷涂在打有底 漆的ABS塑料板上，烘干，老化后得到水性聚氨酯涂料。

优选地，所述水性聚氨酯分散体与三羟甲基丙烷-三[3-(2-甲基氮丙啶基)]丙酸酯的质量比 为50:1。

优选地，所述水性聚氨酯分散体与基于六亚甲基二异氰酸酯HDI的亲水改性脂肪族聚 异氰酸酯的质量比为20:1。

优选地，所述水性聚氨酯分散体与二丙二醇甲醚的质量比为20:1。

优选地，所述水性聚氨酯分散体与水性流平剂的质量比为200:1。

优选地，所述水性聚氨酯分散体与水性消泡剂的质量比为1000:3。

优选地，所述水性聚氨酯分散体与无溶剂聚氨酯类增稠剂的质量比为200:1。

优选地，所述烘干是在80℃下烘1小时。

优选地，所述老化是在60℃下老化4小时。

本发明同现有技术相比，具有以下优点和有益效果：

1、本发明提供的水性聚氨酯分散体由于引入了丁基橡胶片段，使分子链呈微相分离，从 而造成分子内消光，使产品具有自哑光的性能。

2、本发明提供的水性聚氨酯分散体的制备方法简单。

3、将本发明提供的水性聚氨酯分散体制备成的涂料，由于水性聚氨酯分散体中引入了丁 基橡胶片段，使得水性聚氨酯分散体具有自哑光的性能，所以制备而成的涂料透明性和手感 良好。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。

以下为试验所用的药品：

1、荷兰DSM公司CX-100，化学名称：三羟甲基丙烷-三[3-(2-甲基氮丙啶基)]丙酸酯。

2、德国拜耳公司Bayhydur3100，化学组分：基于六亚甲基二异氰酸酯HDI的亲水改性 脂肪族聚异氰酸酯。

3、美国陶氏公司二丙二醇甲醚，DPM。

4、毕克公司水性流平剂BYK346：

产品品牌：毕克-加特纳BYK-Gardner

产品型号：BYK-346

产地：铜陵

主要成份：有机硅

粘度：1000mPa.s。

5、毕克水性消泡剂BYK028：

化学组成：憎水性固体和破泡聚硅氧烷在聚二醇中的混合物，助剂用量：0.1～1%占总配 方用量，典型物化数据：不挥发份>98%。

6、法国Cotax CoapurXS71增稠剂：

COAPUR XS71是一种无溶剂聚氨酯类增稠剂，广泛应用于各水性体系。特别推荐于机 器调色或手动调色的基漆生产，以满足“高罐内粘度和优异的颜料相容性”的配方需要。

COAPUR XS71提供独特的假塑流变性，其显著的中剪切效率和高剪切效率黏度，赋予 涂料最优化的涂刷性能和抗飞溅能力，确保得到完美的平滑涂膜。

COAPUR XS71应用于调色体系，可有效地控制添加色浆后的粘度下降，消除储存过程 中颜料的浮色和发花现象，确保耐磨测试（RUB-OUT TEST，调刀混合法，测试颜料吸油量 的方法）达到优异的效果。COAPUR XS71应用于颜料浆体系确保最佳的展色性，甚至有问 题的乳液基料存在的情况下，即使乳液基料存在一定缺陷的情况下，也能达到最佳的展色性 能。

参考技术指标

化学成份：非离子水性聚氨酯

外观：白色粘稠液体（20℃）

活性成份：17.5±1%

PH值：7±120℃

比重：1.04±0.02g/cm320℃

粘度：10000mPa.s(25℃)

7、ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物。

实施例1

在有氮气保护的密封容器中，在搅拌的情况下，将74.8克异佛尔酮二异氰酸酯滴加到51.3 克的羟基丁苯橡胶中，搅拌1.5小时，完成后，升温到80℃，加入41.5克的二羟甲基丙酸和 128.7克的聚醚多元醇（Mn约1500），搅拌反应约4小时，降低体系温度到50℃左右，加入 8.7克的三乙胺进行中和反应，搅拌0.5小时后，加入约580克的去离子水，提升搅拌速率到 800转/分钟，进行剪切分散，在NCO降低到2.1wt%之前，加入水稀释过的3.7克乙二胺， 进行扩链反应，搅拌约2小时候后，得到了固含量约34%的水性聚氨酯分散体。

取聚氨酯分散体100克，加入2克荷兰DSM公司CX-100（三羟甲基丙烷-三[3-(2-甲基 氮丙啶基)]丙酸酯），加入5克德国拜耳公司Bayhydur3100，加入5克美国陶氏公司二丙二醇 甲醚（DPM），加入0.5克毕克公司水性流平剂BYK346，加入0.3克毕克水性消泡剂BYK028， 高速剪切搅拌加入氨水调节PH值到8.0，加入0.5克法国Cotax CoapurXS71增稠剂，喷涂在 打有黑色底漆的ABS塑料板上，80℃下烘1个小时，60℃下加速老化4小时，放置24小时 后候测试性能；手触感非常柔软光滑，光泽（60°角）<50°，RCA175克>50次，MEK点 滴测试>2分钟，耐咖啡、红茶、护手霜、人工汗液24小时无痕。

本发明提供的水性聚氨酯分散体由于引入了丁基橡胶片段，使分子链呈微相分离，从而 造成分子内消光，使产品具有自哑光的性能。

本发明提供的水性聚氨酯分散体的制备方法简单。

将本发明提供的水性聚氨酯分散体制备成的涂料，由于水性聚氨酯分散体中引入了丁基 橡胶片段，使得水性聚氨酯分散体具有自哑光的性能，所以制备而成的涂料透明性和手感良 好。

实施例2

在有氮气保护的密封容器中，在搅拌的情况下，将51.6克异佛尔酮二异氰酸酯滴加到50.4 克的羟基丁苯橡胶中，搅拌1.5小时，完成后，升温到80℃，加入42.6克的二羟甲基丙酸和 125.8克的聚醚多元醇（Mn约1500），搅拌反应约4小时，降低体系温度到50℃左右，加入 7.9克的三乙胺进行中和反应，搅拌0.5小时后，加入约540克的去离子水，提升搅拌速率到 800转/分钟，进行剪切分散，在NCO降低到1.3wt%之前，加入水稀释过的3.0克乙二胺， 进行扩链反应，搅拌约2小时候后，得到了固含量约34%的水性聚氨酯分散体。

取聚氨酯分散体100克，加入2克荷兰DSM公司CX-100（三羟甲基丙烷-三[3-(2-甲基 氮丙啶基)]丙酸酯），加入5克德国拜耳公司Bayhydur3100，加入5克美国陶氏公司二丙二醇 甲醚（DPM），加入0.5克毕克公司水性流平剂BYK346，加入0.3克毕克水性消泡剂BYK028， 高速剪切搅拌加入氨水调节PH值到8.0，加入0.5克法国Cotax CoapurXS71增稠剂，喷涂在 打有黑色底漆的ABS塑料板上，80℃下烘1个小时，60℃下加速老化4小时，放置24小时 后候测试性能；手触感非常柔软，光泽（60°角）<40°，RCA175克>30次，MEK点滴测 试>1分钟，耐咖啡、红茶、护手霜、人工汗液24小时无痕。

实施例3

在有氮气保护的密封容器中，在搅拌的情况下，将87.1克异佛尔酮二异氰酸酯滴加到38.2 克的羟基丁苯橡胶中，搅拌1.5小时，完成后，升温到80℃，加入58.2克的二羟甲基丙酸和 147.5克的聚醚多元醇（Mn约1500），搅拌反应约4小时，降低体系温度到50℃左右，加入 9.2克的三乙胺进行中和反应，搅拌0.5小时后，加入约620克的去离子水，提升搅拌速率到 800转/分钟，进行剪切分散，在NCO降低到2.7wt%之前，加入水稀释过的3.7克乙二胺， 进行扩链反应，搅拌约2小时候后，得到了固含量约34%的水性聚氨酯分散体。

取聚氨酯分散体100克，加入2克荷兰DSM公司CX-100（三羟甲基丙烷-三[3-(2-甲基 氮丙啶基)]丙酸酯），加入5克德国拜耳公司Bayhydur3100，加入5克美国陶氏公司二丙二醇 甲醚（DPM），加入0.5克毕克公司水性流平剂BYK346，加入0.3克毕克水性消泡剂BYK028， 高速剪切搅拌加入氨水调节PH值到8.0，加入0.5克法国Cotax CoapurXS71增稠剂，喷涂在 打有黑色底漆的ABS塑料板上，80℃下烘1个小时，60℃下加速老化4小时，放置24小时 后候测试性能；手触感稍柔软，光泽（60°角）>60°，RCA175克>70次，MEK点滴测试> 2分钟，耐咖啡、红茶、护手霜、人工汗液24小时无痕。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉 本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应 用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技 术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范 围之内。