一种聚氨酯-聚脲多元醇的水分散体及其制备方法技术

技术编号:17793819 阅读:79 留言:0更新日期:2018-04-25 17:19
本发明专利技术涉及一种聚氨酯‑聚脲多元醇的水分散体,其采用包括如下组分的原料制得:a)含有两个羟基的扩链剂,所述含有两个羟基的扩链剂为二元胺扩链剂和多元胺扩链剂中的一种或多种;b)数均分子量大于500小于20000道尔顿的二元醇和多元醇中的一种或多种;c)异氰酸酯,所述异氰酸酯包括二异氰酸酯和多异氰酸酯中的一种或多种;d)亲水化合物组分,所述亲水化合物的亲水基团是离子基团、潜离子基团、非离子基团中的一种或多种。本发明专利技术能够应用于单/双组份涂料树脂。

Aqueous dispersion of polyurethane polyurea polyol and preparation method thereof

The invention relates to a water dispersion of polyurethane polyurea polyol polyol, which is made of a raw material consisting of the following components: a) a chain extender containing two hydroxyl groups. The chain extender containing two hydroxyl groups is one or more of the two meta amine extender and polyamine chain extender; the average molecular weight of the B is greater than 500 less than 20000 Dalton. One or more of diols and polyols; c) isocyanate, the isocyanate including one or more of diisocyanates and polyisocyanates; d) a hydrophilic compound component; the hydrophilic group of the hydrophilic compound is one or more of the ionic groups, the subionic groups, and the non ionic groups. The invention can be applied to one / two component coating resins.

【技术实现步骤摘要】
一种聚氨酯-聚脲多元醇的水分散体及其制备方法
本专利技术涉及一种聚氨酯-聚脲多元醇的水分散体及其制备方法。
技术介绍
水性聚氨酯分散体以水为分散介质,无毒、无味、不燃,是一种环境友好型高分子材料。聚氨酯-聚脲多元醇水分散体是一种结构中含有羟基的水性聚氨酯,通过与异氰酸酯固化剂搭配使用可以获得良好的交联效果,性能能够达到甚至超过溶剂型聚氨酯树脂。目前合成聚氨酯-聚脲多元醇水分散体的方法采用的是醇过量封端的方式,包括大分子醇或小分子醇或氨基醇,如专利CN1278539A、CN102002166B、CN103570915A、US2007123643A1。此类分散体虽然合成方法不同,但是都具有一个共同的特点:这些专利通过醇类化合物封端制备得到端羟基的聚氨酯-聚脲分散体,这类化合物含有0.4-1.5wt%的羟基含量,但是由于封端分子量较小(低于10000道尔顿),聚氨酯-聚脲不能用于单组分,只能用于双组份体系。这类分散体用作双组份涂料树脂时,0.4~1.5wt%的羟基含量意味着需要加入更多的价格昂贵的固化剂,应用成本较高;同时低分子对分散体的储存稳定性不利。此外由于现有的聚氨酯-聚脲分散体分子量低于10000道尔顿,力学性能较低,不能用做单组份涂料树脂使用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可以应用于单组份和双组份的高分子量的聚氨酯-聚脲多元醇水分散体,该分散体与现有技术中的聚氨酯-聚脲多元醇水分散体相比,其羟基含量较高,分子量较大。不同于现有技术的分散体普遍采用封端方法,本专利技术的聚氨酯-聚脲多元醇水分散体使用含有两个羟基的二元胺扩链剂或多元胺扩链剂得到。在获得较高羟基含量的同时,提高了分散体的分子量,用作双组份涂料时,可以实现搭配较少的固化剂即可获得良好的交联效果;用作单组份时,由于分散体分子量较大,也能满足使用要求。为了实现以上专利技术目的,本专利技术的技术方案如下:一种聚氨酯-聚脲多元醇的水分散体,其采用包括如下组分的原料制得:a)含有两个羟基的扩链剂,所述含有两个羟基的扩链剂为二元胺扩链剂和多元胺扩链剂中的一种或多种;b)数均分子量大于500小于20000道尔顿的二元醇和多元醇中的一种或多种;c)异氰酸酯,所述异氰酸酯包括二异氰酸酯和多异氰酸酯中的一种或多种;d)亲水化合物组分,所述亲水化合物的亲水基团是离子基团、潜离子基团、非离子基团中的一种或多种。其中所述潜离子基团是指具有与NCO成反应堕性的可离子化的官能团,通过添加中和剂转换为相应的盐。所述含有两个羟基的扩链剂选自以下结构式所示化合物中的一种或多种:其中R1为烷基或氢,优选氢、甲基、乙基、丙基,更优选甲基;R2为烷基,优选乙基、丙基,更优选乙基。通过使用该类扩链剂,可以在较低温度下获得较高羟基含量(0.43-0.75wt%)、高分子量(15-25万道尔顿)的聚氨酯聚脲分散体。所述含有两个羟基的扩链剂由丙烯酸羟基酯与含有伯氨基的二元胺或多元胺制备而成,优选的,所述丙烯酸羟基酯选自甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟基丙酯、丙烯酸羟乙酯和丙烯酸羟丙酯中的一种或多种,优选甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯和丙烯酸羟丙酯中的一种或多种,更优选甲基丙烯酸羟乙酯;优选的,所述含有伯氨基的二元胺或多元胺选自脂肪族伯胺、脂环族伯胺、脂肪族仲胺和脂环族仲胺中的一种或多种,优选乙二胺、1,6-己二胺、异佛尔酮二胺、N-(2-羟乙基)亚乙基二胺、1,4-二氨基环己烷、双(4-氨基环己烷)甲烷、己二酸二酰肼、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、肼、水合肼和聚醚胺中的一种或多种,更优选二亚乙基三胺、N-(2-羟乙基)亚乙基二胺、乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺和水合肼中的一种或多种,更进一步优选N-(2-羟乙基)亚乙基二胺和二亚乙基三胺中的一种或多种。制备所述含有两个羟基的扩链剂时,所述丙烯酸羟基酯与含有伯氨基的二元胺或多元胺的反应温度为40~150℃,优选80-120℃;优选的,所述含有伯氨基的二元胺或多元胺中的伯氨基与所述丙烯酸羟基酯中的丙烯酸部分含有的C=C双键的摩尔比为0.8~2.0:1,优选1.0~1.3:1。基于所述聚氨酯-聚脲多元醇分散体的固体份,所述组分a)的用量为0.02~10wt%,优选2~8wt%;组分b)的用量为25~90wt%,优选39~80wt%;组分c)的用量为5~40wt%,优选10~35wt%;组分d)的用量为0.2~20wt%,优选1~10wt%。所述组分b)为羟基官能度2~5,数均分子量为大于500小于等于15000道尔顿的二元醇或多元醇;优选数均分子量为大于500小于等于8000道尔顿的二元醇、三元醇和四元醇中的一种或多种;更优选数均分子量为1500~3000道尔顿的聚酯二元醇、聚碳酸酯二元醇、聚己内酯二元醇中的一种或多种。优选的聚酯二元醇是直链聚酯二醇,例如可以通过已知的手段由羧酸和/或酸酐如脂肪族、脂环族、芳香族二羧酸或其相应的酸酐等和二元醇经过脱水缩和得到,所述羧酸或酸酐的例子包括但不限于琥珀酸、甲基琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、壬烷二羧酸、癸烷二羧酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、四氢邻苯二甲酸、六氢邻苯二甲酸、环己烷二羧酸、马来酸、富马酸、丙二酸或它们的混合物;所述二元醇的例子包括但不限于乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、1,2-丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、四丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、2,3-丁二醇、1,5-戊二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、1,4-二羟基环己烷、1,4-二羟甲基环己烷、1,8-辛二醇、1,10-癸二醇、1,12-十二烷二醇或它们的混合物。脂环族、芳香族二-羟基化合物也适合作为用于制备所述聚酯二元醇。还包括含脂肪酸的聚酯,其具有约2的平均OH官能度,并包括蓖麻油与除蓖麻油之外的其他油的酯交换反应产物。所述组分b)优选含间苯二甲酸和/或对苯二甲酸和/或己二酸,和新戊二醇、乙二醇、丁二醇和/或己二醇作为结构组分的聚酯二元醇。优选地,通过使用己内酯的均聚物或共聚物二元醇也可以作为组分b),它们可以通过内酯或内酯的混合物与适合的二-羟基官能的数均分子量50-500二元醇开环获得。其中己内酯如ε-己内酯、甲基-ε-己内酯以及他们的混合物,二元醇如上面所述的作为聚酯多元醇的结构组分的数均分子量为50-500二元醇。优选使用1,4-丁二醇、1,6-己二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇和/或它们的混合物开环ε-己内酯的直链的聚己内酯二元醇。优选地,通过使用二醇和碳酸酯制备的聚碳酸酯二元醇作为组分b)。二醇可以为1,4-丁二醇、1,6-己二醇,碳酸酯可以是碳酸二芳基酯,碳酸二烷基酯。所述碳酸二芳基酯包含碳酸二苯酯,所述碳酸二烷基酯包含碳酸二甲基酯;优选通过1,6-己二醇与碳酸二甲基酯反应制备的聚碳酸酯。所述组分c)是官能度为1.5~5.0,NCO含量为7~55wt%的异氰酸酯,所述异氰酸酯选自脂肪族、脂环族、芳香族和芳脂族异氰酸酯中的一种或多种;优选的,所述组分c)是官能度为1.8~3.0,NCO含量为35.0~52.0wt%的异氰酸酯。在优选的实施方案中,脂肪族、脂环族、芳香族、芳脂族二异氰酸酯结构式为Y(NCO)2,其中Y代表含4~1本文档来自技高网...
一种聚氨酯-聚脲多元醇的水分散体及其制备方法

【技术保护点】
一种聚氨酯‑聚脲多元醇的水分散体,其特征在于,其采用包括如下组分的原料制得:a)含有两个羟基的扩链剂,所述含有两个羟基的扩链剂为二元胺扩链剂和多元胺扩链剂中的一种或多种;b)数均分子量大于500小于20000道尔顿的二元醇和多元醇中的一种或多种;c)异氰酸酯,所述异氰酸酯包括二异氰酸酯和多异氰酸酯中的一种或多种;d)亲水化合物组分,所述亲水化合物的亲水基团是离子基团、潜离子基团、非离子基团中的一种或多种。

【技术特征摘要】
1.一种聚氨酯-聚脲多元醇的水分散体,其特征在于,其采用包括如下组分的原料制得:a)含有两个羟基的扩链剂,所述含有两个羟基的扩链剂为二元胺扩链剂和多元胺扩链剂中的一种或多种;b)数均分子量大于500小于20000道尔顿的二元醇和多元醇中的一种或多种;c)异氰酸酯,所述异氰酸酯包括二异氰酸酯和多异氰酸酯中的一种或多种;d)亲水化合物组分,所述亲水化合物的亲水基团是离子基团、潜离子基团、非离子基团中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的聚氨酯-聚脲多元醇的水分散体,其特征在于,所述含有两个羟基的扩链剂选自以下结构式所示化合物中的一种或多种:其中R1为烷基或氢,优选氢、甲基、乙基、丙基,更优选甲基;R2为烷基,优选乙基、丙基,更优选乙基。3.根据权利要求1或2所述的聚氨酯-聚脲多元醇的水分散体,其特征在于,所述含有两个羟基的扩链剂由丙烯酸羟基酯与含有伯氨基的二元胺或多元胺制备而成,优选的,所述丙烯酸羟基酯选自甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟基丙酯、丙烯酸羟乙酯和丙烯酸羟丙酯中的一种或多种,优选甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯和丙烯酸羟丙酯中的一种或多种,更优选甲基丙烯酸羟乙酯;优选的,所述含有伯氨基的二元胺或多元胺选自脂肪族伯胺、脂环族伯胺、脂肪族仲胺和脂环族仲胺中的一种或多种,优选乙二胺、1,6-己二胺、异佛尔酮二胺、N-(2-羟乙基)亚乙基二胺、1,4-二氨基环己烷、双(4-氨基环己烷)甲烷、己二酸二酰肼、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、肼、水合肼和聚醚胺中的一种或多种,更优选二亚乙基三胺、N-(2-羟乙基)亚乙基二胺、乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺和水合肼中的一种或多种,更进一步优选N-(2-羟乙基)亚乙基二胺和二亚乙基三胺中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的聚氨酯-聚脲多元醇的水分散体,其特征在于,制备所述含有两个羟基的扩链剂时,所述丙烯酸羟基酯与含有伯氨基的二元胺或多元胺的反应温度为40~150℃,优选80~120℃;优选的,所述含有伯氨基的二元胺或多元胺中的伯氨基与所述丙烯酸羟基酯中的丙烯酸部分含有的C=C双键的摩尔比为0.8~2.0:1,优选1.0~1.3:1。5.根据权利要求1或2所述的聚氨酯-聚脲多元醇的水分散体,其特征在于,基于所述聚氨酯-聚脲多元醇分散体的固体份,所述组分a)的用量为0.02~10wt%,优选2~8wt%;组分b)的用量为25~90wt%,优选39~80wt%;组分c)的用量为5~40wt%,优选10~35wt%;组分d)的用量为0.2~20wt%,优选1~10wt%。6.根据权利要求1至5任一项所述的聚氨酯-聚脲多元醇的水分散体,其特征在于,所述组分b)为羟基官能度2~5,数均分子量为大于500小于等于15000道尔顿的二元醇或多元醇;优选数均分子量为大于500小于等于8000道尔顿的二元醇、三元醇和四元醇中的一种或多种;更优数均分子量为1500~3000道尔顿的聚酯二元醇、聚碳酸酯二元醇、聚己内酯二元醇中的一种或多种。7.根据权利要求1至5任一项所述的聚氨酯-聚脲多元醇的水分散体,其特征在于,所述组分c)是官能度为1.5~5.0,NCO含量为7~55wt%的异氰酸酯,所述异氰酸酯选自脂肪族、脂环族、芳香族和芳脂族异氰酸酯中的一种或多种;优选的,所述组分c)是官能度为1.8~3.0,NCO含量为35.0~52.0wt%的异氰酸酯;更优选的,所述组分c)选自1,6-六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种。8.根据权利要求1至5任一项所述的聚氨酯-聚脲多元醇的水分散体,其特征在于,所述组分d)中,亲水基团为潜离子基团的亲水化合物选自二羟基羧酸、三羟基羧酸、二氨基磺酸、三氨基磺酸、含有叔氨基团的二元氨和/或二元醇中的一种或多种,更优选二羟基丙酸、二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、二羟甲基乙酸、二羟基琥珀酸、N-(2-氨乙基)-2-氨基乙烷磺酸、N-(3-氨基丙基)-2-氨基乙磺酸、N-(3-氨基丙基)-3-氨基丙磺酸、N-(2-氨乙基)-3-氨基丙磺酸、N-乙基二乙醇胺和N,N-二甲基二丙烯三胺中的一种或多种,进一步优选二羟甲基丙酸和N,N-二甲基二丙烯三胺中的一种或两种;所述组分d)中,亲水基团为离子基团的亲水化合物选自二羟基羧酸、三羟基羧酸、二氨基磺酸、三氨基磺酸的碱金属盐、碱土金属盐和/或铵盐和含有叔氨基团的二元氨和/或二元醇的盐中的一种或多种;更优选N-(2-氨乙基)-2-氨基乙烷磺酸、N-(3-氨基丙基)-2-氨基乙磺酸、N-(3-氨基丙基)-3-氨基丙磺酸、N-(2-氨乙基)-3-氨基丙磺酸的碱金属盐、碱土金属盐和/或铵盐,N-乙基二乙醇胺、N,N-二甲基二丙烯三胺的有机酸盐中的一种或多种,进一步优选N-(2-氨乙基)-2-氨基乙烷磺酸钠;所述组分d)中,亲水基团为非离子基团的亲水化合物选自聚醚一元醇、聚醚二元醇、聚醚多元醇中的一种或多种,优选聚氧乙烯醚一元醇、聚氧乙烯醚二元醇、聚氧乙烯醚多元醇中的一种或多种;其中,所述聚氧乙烯醚一元醇、聚氧乙烯醚二元醇、聚氧乙烯醚多元醇中环氧乙烷个数为4~200,数...

【专利技术属性】
技术研发人员:晋云全纪学顺王震朱文辉刘云玲王晓邢庆达
申请(专利权)人:万华化学宁波有限公司万华化学广东有限公司万华化学集团股份有限公司
类型:发明
国别省市:浙江,33

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