本发明专利技术公开了酮醛树脂/亲水聚醚混合改性水分散型多异氰酸酯固化剂及其制备方法与应用；该制备方法是在反应釜中加入异氰酸酯三聚体、催化剂以及酮醛树脂，升温至40‐90℃，反应1‐3h后，至体系中固体完全消失并透明后；将亲水聚醚加入到反应体系中，在40‐90℃反应2～4h后，至反应体系NCO％达到理论值后，加入终止剂终止反应，即得产物；以质量份数计，异氰酸酯三聚体的用量为70‐90份、酮醛树脂用量为1‐5份，亲水聚醚的用量为5‐20份。采用酮醛树脂/聚醚混合改性制备水分散型多异氰酸酯，具有优异的贮存稳定性，用其制备水性双组份聚氨酯涂料具有较长的适用期，涂膜干燥速度快、硬度和光泽高以及耐介质性能优异。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种水分散型异氰酸酯固化剂，特别是一种酮醛树脂/聚醚混合改性 水分散型多异氰酸酯固化剂及其制备方法，该固化剂可用于水性涂料中。
技术介绍
近年来，随着人们环保意识的提高，环保法规对涂料中挥发性有机化合物（V0C) 含量的限制越来越严，水性涂料已成为世界涂料发展的趋势。在现有的水性涂料中水性双 组份聚氨酯涂料具有优异的物理和化学性能而倍受研究和应用。水性双组份聚氨酯涂料由 水性羟基树脂和水分散多异氰酸酯固化剂组成，其中水分散型多异氰酸酯固化剂是水性双 组份聚氨酯涂料性能的决定因素，其亲水性、贮存稳定性及与水性羟基的相容性决定水性 双组份聚氨酯涂料的性能与应用。水分散型多异氰酸酯固化剂可分为阴离子型和非离子 型多异氰酸酯固化剂，使用亲水多羟基烷基醚进行改性制备非离子型多异氰酸酯固化剂， 具有工艺简单、成本低以及性能优异获得广泛的应用。美国专利USP3996154、USP4433095、 USP5372875、USP5200489、USP5194487、USP5563207、USP5252696、USP6426414、USP5731396 等报道了采用不同非离子改性剂制备非离子型多异氰酸酯固化剂的方法，但这些技术普遍 存在固化剂贮存稳定性差，配制水性双组份涂料的适用期短，涂膜干速慢等缺点。美国专 利USP5252696报道了单独使用聚乙二醇单甲醚改性HDI三聚体时，改性后的产物易分散 在水中，改性剂分子量大于800时，由于改性剂聚醚规整的分子链结构，易使改性产物结 晶析出，降低改性产品的贮存稳定性；中国专利CN102617824B发现采用单独亲水聚醚 改性剂使得改性固化剂对空气中的水蒸气更为敏感，导致产品贮存稳定性下降；美国专利 USP5731396使用ε-己内酯和聚乙二醇单甲醚作为HDI异氰脲酸酯的改性剂，虽克服了固 化剂结晶导致贮存稳定性下降的问题，但长烷基链的引入使得固化剂亲水性下降，涂膜硬 度也相应下降；美国专利USP6426414采用羟基聚乙二醇甲醚改性HDI异氰脲酸酯，加入催 化剂使异氰酸酯能与氨基甲酸酯反应生成脲基甲酸酯，可增大固化剂的平均官能度，提高 水性双组份涂膜干燥速度和交联密度，却明显提高了改性固化剂的黏度，降低其亲水性和 水分散性，缩短了双组份涂料的适用期。目前还没有较好的方法解决非离子型多异氰酸酯 固化剂的贮存不稳定，双组份涂料的适用期短、涂膜干燥慢和涂膜硬度低的技术难题。
技术实现思路
本专利技术要解决的第一个技术问题是提供一种酮醛树脂/亲水聚醚混合改性水分 散型多异氰酸酯固化剂及其制备方法；该固化剂具有贮存稳定性好，可延长水性双组份涂 料的适用期，提高双组份涂料的表干速度和涂膜最终硬度和耐化学品性能。 本专利技术要解决的另一个技术问题是提供一种酮醛树脂/聚醚混合改性水分散型 多异氰酸酯固化剂在水性木器涂料中的应用； 为解决上述问题，本专利技术采用的技术方案是： 酮醛树脂/亲水聚醚混合改性水分散型多异氰酸酯固化剂的制备方法：在反应釜 中，加入异氰酸酯三聚体、催化剂以及酮醛树脂，升温至40 - 90°C，反应1 - 3h后，至体系中 固体完全消失并透明后；将亲水聚醚加入到反应体系中，在40 - 90°C反应2~4h后，至反 应体系NC0%达到理论值后，加入终止剂终止反应，即得到酮醛树脂/聚醚混合改性水分散 型多异氰酸酯固化剂； 以质量份数计，所述异氰酸酯三聚体的用量为70 -90份、酮醛树脂用量为1 -5份， 亲水聚醚的用量为5 - 20份，催化剂的用量为0. 1 - 0. 5份，终止剂的用量为0. 1 - 0. 5份； 所述亲水聚醚为聚乙二醇单甲醚（分子量为300 - 1000)、聚丙二醇单甲醚（分子 量为300 -1000)、聚乙二醇丙二醇混合单甲醚（分子量为300 -1000)中的一种或两种以上 的混合物； 所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、马来酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡、 二月桂基硫醇二丁基锡、异辛酸锌、环烷酸锌、环烷酸钴、环烷酸铅、异辛酸铋、月桂酸铋、新 癸酸铋和环烷酸铋中的一种或两种。 为进一步实现本专利技术目的，优选地，所述的异氰酸酯三聚体为甲苯二异氰酸酯 (TDI)三聚体、异佛尔酮二异氰酸酯（iroi)三聚体、己二异氰酸酯（HDI)三聚体和TDI-HDI 混合三聚体中的一种或多种。 优选地，所述的酮醛树脂是巴斯夫公司的酮醛树脂A81，长沙倡泰实业有限公司 的酮醛树脂KR-80F、KR-120、KR120B、KR-120W，翁开尔公司的酮醛树脂UK-100、UK-300、UK-500、巴陵石化酮醛树脂的YHKR-1210、YHKR-1218的其中一种或两种以上的混合物； 优选地，所述的亲水聚醚为聚乙二醇单甲醚的分子量为300 - 1000 ;聚丙二醇单甲 醚的分子量为300 - 1000 ;聚乙二醇丙二醇混合单甲醚的分子量为300 - 1000。 优选地，所述终止剂为苯甲酰氯、磷酸、硼酸中的一种或两种以上的混合物。 优选地，所述的亲水聚醚加入到反应体系中的时间为在30min内。 -种酮醛树脂/聚醚混合改性水分散型多异氰酸酯固化剂，由上述制备方法制 得，其固含量为100%，粘度为3000 - 10000CP，其NC0%为13 - 19%，外观澄清透明。 水性羟基组分按照NCO:0H= 1. 1 - 1. 5:1摩尔比复配，提供一种高性能快干型水 性双组份涂料。 本专利技术制备的酮醛树脂/聚醚混合改性水分散型多异氰酸酯固化剂与羟基树脂 复配，制备的双组分水性涂料，具有硬度高、光泽高、耐化学介质好、热稳定性好、干燥速度 好以及与羟基树脂复配后2K-WPU涂料适用期长等性能，而且低V0C、无毒、不易燃。既可用 于水性木器涂料，也可以用于水性皮革涂饰剂、水性粘合剂、水性油墨及水性金属涂料。 与现有技术相比，本专利技术具有以下优点： (1)采用酮醛树脂/聚醚混合改性异氰酸酯三聚体，克服了单独亲水聚醚改性异 氰酸酯三聚体容易结晶的倾向；同时酮醛树脂的引入，作为疏水基团引入到外围，很好的保 护了NC0无论在使用以及贮存时与水的接触，得到的水分散型多异氰酸酯固化剂贮存稳定 性更好，2K-WPU涂料的适用期更长；本专利技术制备的涂料的适用期、涂膜干燥速度和涂膜性 能全面优于德国拜耳公司的产品Bayhydur305性能。解决现有聚醚改性水分散型多异氰 酸酯固化剂应用于水性双组分涂料时，涂膜干速较慢、硬度差、耐化学品性差以及与羟基树 脂复配涂料的适用期短等问题。 (2)采用本专利技术酮醛树脂/聚醚混合改性异氰酸酯三聚体，酮醛树脂作为硬树脂 引入，提高了双组分涂膜的硬度、光泽以及耐介质性能，应用酮醛树脂/聚醚混合改性水分 散型多异氰酸酯固化剂制备的双组分水性涂料，具有硬度高、光泽高、耐化学介质好、热稳 定性好、干燥速度快的特点； (3)采用酮醛树脂/聚醚混合改性异氰酸酯三聚体，克服了水性双组分涂料涂膜 干燥速度慢的弊病，聚醛树脂的引入极大提升了双组分涂膜的干燥速度。 (4)本专利技术制备的涂料具有低V0C、无毒、不易燃的特点。既可用于水性木器涂料， 也可以用于水性皮革涂饰剂、水性粘合剂、水性油墨及水性金属涂料。【具体实施方式】 为更好地理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术作进一步的说明本文档来自技高网...
【技术保护点】
酮醛树脂/亲水聚醚混合改性水分散型多异氰酸酯固化剂的制备方法，其特征在于：在反应釜中，加入异氰酸酯三聚体、催化剂以及酮醛树脂，升温至40‐90℃，反应1‐3h后，至体系中固体完全消失并透明后；将亲水聚醚加入到反应体系中，在40‐90℃反应2～4h后，至反应体系NCO％达到理论值后，加入终止剂终止反应，即得到酮醛树脂/聚醚混合改性水分散型多异氰酸酯固化剂；以质量份数计，所述异氰酸酯三聚体的用量为70‐90份、酮醛树脂用量为1‐5份，亲水聚醚的用量为5‐20份，催化剂的用量为0.1‐0.5份，终止剂的用量为0.1‐0.5份；所述亲水聚醚为聚乙二醇单甲醚、聚丙二醇单甲醚和聚乙二醇丙二醇混合单甲醚中的一种或两种以上的混合物；所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、马来酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡、二月桂基硫醇二丁基锡、异辛酸锌、环烷酸锌、环烷酸钴、环烷酸铅、异辛酸铋、月桂酸铋、新癸酸铋和环烷酸铋中的一种或两种。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：瞿金清，汪磊，郭丽，朱延安，
申请(专利权)人：华南理工大学，嘉宝莉化工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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