一种水性聚氨酯外消光涂饰剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种水性聚氨酯外消光涂饰剂及其制备方法，其成分包含聚酯多元醇、二异氰酸酯、消光粉、亲水扩链剂、仲胺类扩链剂；主要是聚酯多元醇采用带侧基的己二酸系聚新戊二醇，二异氰酸酯采用芳香族异氰酸酯，亲水扩链剂采用二羟基羧酸，溶剂包含强极性非质子化溶剂；其中：己二酸系聚新戊二醇和芳香族异氰酸酯含量为25%～35%，消光粉含量为0.5%～0.7%，强极性非质子化溶剂含量为20%～50%，仲胺类扩链剂物质的量为芳香族异氰酸酯的20%～30%，二羟基羧酸的含量为5.0%～7.0%抗氧化剂含量为0.6%。其制备方法采用聚氨酯预聚体分散法，具有成本低，涂饰效果、耐水洗、耐低温、附着力好，制备工艺简单等优点。

A waterborne polyurethane external light finishing agent and its preparation method

The invention relates to an aqueous polyurethane matting finishing agent and preparation method thereof, the composition comprises a polyester polyol, diisocyanate, flatting, hydrophilic chain extender, secondary amine chain extender; mainly polyester polyol with side group of adipic acid series polyneopentyl glycol, two with aromatic isocyanate isocyanate, hydrophilic chain extender with two hydroxy carboxylic acid, solvent containing strong polar non protonated solvent; wherein: adipic acid series polyneopentyl glycol and aromatic isocyanate content is 25% ~ 35%, the extinction powder content was 0.5% ~ 0.7%, strong polar aprotic solvent content is 20% ~ 50%, secondary amine chain extender material the amount of aromatic isocyanate content 20% ~ 30%, two hydroxy carboxylic acid is 5% ~ 7% antioxidant content is 0.6%. The preparation method of polyurethane prepolymer dispersion method has the advantages of low cost, finishing effect, water washing, low temperature resistance, good adhesion and simple preparation process.

【技术实现步骤摘要】
一种水性聚氨酯外消光涂饰剂及其制备方法
本专利技术属于高分子材料领域，尤其涉及一种水性聚氨酯外消光涂饰剂。
技术介绍
消光树脂是应用于皮革和合成革的涂饰剂中，使其达到哑光的效果。国内用于水性聚氨酯涂饰剂消光树脂的制备方法一般分为两种，其一为水性聚氨酯涂饰剂的基础上添加水性消光填料，如气相二氧化硅等，通过固体颗粒对于光线的漫反射产生的消光效果达成最终的目的；另一种则是设计一种特别的分子结构或乳液颗粒，在干燥过程中因颗粒形态的变化，以及不同基团在这过程中发生水溶作用，产生最终涂膜的消光效果。以上两种制备方法的水性聚氨酯涂饰剂一般采用聚酯多元醇和脂肪族异氰酸酯合成。如专利号CN201110404622.7的“消光型合成革用水性聚氨酯涂饰剂”，由聚酯多元醇和脂肪族异氰酸酯合成，通过添加1%-10%的消光粉，即气相二氧化硅，以达成消光的效果。但是，这种方式制备的消光树脂产品的其缺点是性能稳定性不足，生产制造时对于乳液粒径分布要求比较均一，长时间存储时容易产生沉淀，需要在使用前进行机械搅拌均匀才可使用。所以，消光粉的加入虽然可以达到消光有效，但其乳液稳定性较低，使用前需加以搅拌；同时，制造过程中对乳化技术工艺要求较高，否则难以形成粒径分布均一的乳胶粒子；脂肪族异氰酸酯的原料成本较高，使其合成后所得产品价格高。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的缺点，提供一种稳定性好、制备工艺简单、价格低廉的水性聚氨酯外消光涂饰剂及其制备方法。本专利技术水性聚氨酯外消光涂饰剂成分组成，包含聚酯多元醇、二异氰酸酯、消光粉、亲水扩链剂、抗氧化剂、催化剂、溶剂、中和剂、去离子水和至少两种仲胺类扩链剂；主要是聚酯多元醇采用带侧基的己二酸系聚新戊二醇，二异氰酸酯采用芳香族异氰酸酯，亲水扩链剂采用二羟基羧酸，抗氧化剂采用四【β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸】季戊四醇酯，溶剂包含强极性非质子化溶剂，仲胺类扩链剂采用水合肼和异佛尔酮二胺，水性聚氨酯增稠剂；其中：己二酸系聚新戊二醇和芳香族异氰酸酯含量为25%～35%，气相二氧化硅含量为0.5%～0.7%，强极性非质子化溶剂含量为20%～50%，水合肼和异佛尔酮二胺物质的量为芳香族异氰酸酯的20%～30%，二羟基羧酸的含量为5.0%～7.0%，四【β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸】季戊四醇酯含量为0.6%。最好是，所述己二酸系聚新戊二醇采用PNA-2000分子量为2000或PNA-3000分子量为3000。最好是，所述芳香族异氰酸酯为芳香族二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或两种混合物。最好是，所述二羟基羧酸为2，2-二羟基丙酸、2，2-二羟基丁酸，或两者的混合物。最好是，所述强极性非质子化溶剂采用N,N-二甲基乙酰胺。本专利技术水性聚氨酯外消光涂饰剂的制备方法采用聚氨酯预聚体分散法制备，形成乳白色均质乳液，而后复配以气相二氧化硅和适当的水性聚氨酯增稠剂，形成具有良好性能的水性聚氨酯外消光涂饰剂，其特征是：1）投料己二酸系聚新戊二醇，PNA-200095份、PNA-300060份入2000L反应釜，升温至1150C，抽真空脱水0.5小时，打开回流冷凝阀，通入氮气保护；2）降温至700C，中速搅拌下，投料0.2份四【β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸】季戊四醇酯、80份N,N-二甲基乙酰胺，搅拌均匀后投料50份芳香族异氰酸酯入以上反应釜，保持温度在600C反应15分钟；3）投料14.7份二羟基羧酸、30份N,N-二甲基乙酰胺、30份丙酮、0.2份催化剂入以上反应釜，600C继续反应1.5小时；4）投料70份丙酮入以上反应釜，1小时内缓慢降温至室温，降温过程持续反应；5）投料11.2份中和剂，快速搅拌8分钟；6）快速加入340份冰冻去离子水，高速剪切乳化3～4分钟；7）预先准备水合肼2份和去离子水15份的混合物，一次投入以上反应釜，高速剪切5分钟；8）预先准备异佛尔酮二胺6份和去离子水31份的混合物，一次投入以上反应釜，高速剪切5分钟；9）在中速搅拌下保持冷却水冷却，熟化3小时；10）熟化后，按顺序投入607份去离子水、气相二氧化硅81份、60份水性聚氨酯增稠剂，高速搅拌15～30分钟；11）经检测合格后，按包装指示用80目过滤网过滤包装。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：1、采用己二酸系聚新戊二醇为基础原料，配以水合肼、芳香族异氰酸酯和强极性非质子化溶剂的作用，合成出的乳液具有极为优异的涂饰效果和优良的耐水洗、耐低温性能，柔软、手感好、附着力等特点；2、采用芳香族异氰酸酯为硬段连接剂，四【β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸】季戊四醇酯为抗氧化剂，保持涂饰剂乳白色，其原料成本和制造成本低，产品成本为采用脂肪族异氰酸酯的1/4～1/3；3、采用强极性非质子化溶剂，取代大部分丁酮或丙酮，作为预聚体分散法中的溶剂使用，以强化涂饰剂在干燥过程中对皮革表面的润湿，同时在干燥过程中始终保持分子链的充分舒展，从而达到极度柔软、消光表面黑度好；而且溶剂可以留存在产品中，不需要后处理工艺，简化了制备工艺。具体实施方式本专利技术水性聚氨酯外消光涂饰剂的成分组成，包含聚酯多元醇、二异氰酸酯、消光粉、亲水扩链剂、抗氧化剂、催化剂、溶剂、中和剂、去离子水和至少两种仲胺类扩链剂以及水性聚氨酯增稠剂，消光粉为气相二氧化硅；其特征是：聚酯多元醇采用带侧基的己二酸系聚新戊二醇，二异氰酸酯采用芳香族异氰酸酯，在生产过程中，采用合适的工艺方法和抗氧化剂，防止芳香族异氰酸酯氧化形成棕色乳液，影响产品的质量，改变了芳香族异氰酸酯不适合用于皮革涂饰剂的工业现状；亲水扩链剂采用二羟基羧酸，抗氧化剂采用四【β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸】季戊四醇酯，溶剂采用强极性非质子化溶剂，取代现有技术普遍采用丁酮或丙酮为溶剂的制备方法，使丁酮或丙酮用量大幅减少，溶剂可以留存在产品中，不需要后处理工艺，简化了制备工艺，仲胺类扩链剂采用水合肼和异佛尔酮二胺，采用水合肼或部分水合肼作为后扩链剂，具有柔软、附着良好等优点，中和剂采用三乙胺；其中：己二酸系聚新戊二醇和芳香族异氰酸酯含量为25%～35%，其中芳香族异氰酸酯含量占总量的10%以上，气相二氧化硅含量为0.5%～0.7%，强极性非质子化溶剂含量为20%～50%，水合肼和异佛尔酮二胺物质的量为芳香族异氰酸酯的20%～30%，二羟基羧酸的含量为5.0%～7.0%，抗氧化剂含量为0.6%。所述各物质“含量”和“物质的量”以mol为计量单位。所述己二酸系聚新戊二醇采用PNA-2000分子量为2000或PNA-3000分子量为3000。所述芳香族异氰酸酯为芳香族二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或两种混合物。所述二羟基羧酸为2，2-二羟基丙酸、2，2-二羟基丁酸，或两者的混合物。所述强极性非质子化溶剂采用N,N-二甲基乙酰胺。本专利技术水性聚氨酯外消光涂饰剂的制备方法一：1）投料己二酸系聚新戊二醇，PNA-200095份、PNA-300060份入2000L反应釜，升温至1150C，抽真空脱水0.5小时，打开回流冷凝阀，通入氮气保护；2）降温至700C，中速搅拌下，投料0.2份四【β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸】季戊四醇本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水性聚氨酯外消光涂饰剂，包含聚酯多元醇、二异氰酸酯、消光粉、亲水扩链剂、抗氧化剂、催化剂、溶剂、中和剂、去离子水、水性聚氨酯增稠剂和至少两种仲胺类扩链剂；其特征是：聚酯多元醇采用带侧基的己二酸系聚新戊二醇，二异氰酸酯采用芳香族异氰酸酯；亲水扩链剂采用二羟基羧酸，抗氧化剂采用四【β‑（3，5‑二叔丁基‑4‑羟基苯基）丙酸】季戊四醇酯，溶剂采用强极性非质子化溶剂，仲胺类扩链剂采用水合肼和异佛尔酮二胺；其中：己二酸系聚新戊二醇和芳香族异氰酸酯含量为25%～35%，其中芳香族异氰酸酯含量占总量的10%以上，气相二氧化硅含量为0.5%～0.7%，强极性非质子化溶剂含量为20%～50%，水合肼和异佛尔酮二胺物质的量为芳香族异氰酸酯的20%～30%，二羟基羧酸的含量为5.0%～7.0%，抗氧化剂含量为0.6%。

【技术特征摘要】
1.一种水性聚氨酯外消光涂饰剂，包含聚酯多元醇、二异氰酸酯、消光粉、亲水扩链剂、抗氧化剂、催化剂、溶剂、中和剂、去离子水、水性聚氨酯增稠剂和至少两种仲胺类扩链剂；其特征是：聚酯多元醇采用带侧基的己二酸系聚新戊二醇，二异氰酸酯采用芳香族异氰酸酯；亲水扩链剂采用二羟基羧酸，抗氧化剂采用四【β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸】季戊四醇酯，溶剂采用强极性非质子化溶剂，仲胺类扩链剂采用水合肼和异佛尔酮二胺；其中：己二酸系聚新戊二醇和芳香族异氰酸酯含量为25%～35%，其中芳香族异氰酸酯含量占总量的10%以上，气相二氧化硅含量为0.5%～0.7%，强极性非质子化溶剂含量为20%～50%，水合肼和异佛尔酮二胺物质的量为芳香族异氰酸酯的20%～30%，二羟基羧酸的含量为5.0%～7.0%，抗氧化剂含量为0.6%。2.根据权利要求1所述的水性聚氨酯外消光涂饰剂，其特征是己二酸系聚新戊二醇采用PNA-2000分子量为2000或PNA-3000分子量为3000。3.根据权利要求1所述的水性聚氨酯外消光涂饰剂，其特征是芳香族异氰酸酯为芳香族二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或两种混合物。4.根据权利要求1所述的水性聚氨酯外消光涂饰剂，其特征是二羟基羧酸为2，2-二羟基丙酸、2，2-二羟基丁酸，或两者的混合物。5.根据权利要求1所述的水性聚氨酯外消光涂饰剂，其特征是强极性非质子化溶剂采用N,N-二甲基乙酰胺。6.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡军舰，吴俊，徐群策，徐卡特，张善志，
申请(专利权)人：温州国仕邦高分子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33