羟基水性分散体及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种羟基水性分散体，其包含按重量份计的下述组分：多元醇50重量份；异氰酸酯10‑60重量份；扩链剂1‑30重量份；成盐剂0.5‑10重量份；水80‑150重量份；超支化封端剂0.5‑20重量份。本发明专利技术还涉及制备所述羟基水性分散体的方法。本发明专利技术的羟基水性分散体具有高分子量、优异的机械性能，并且采用其制备的水性涂层具有优异的耐水解性和耐溶剂性，可广泛应用在汽车、木器、皮革等领域。

【技术实现步骤摘要】
羟基水性分散体及其制备方法
本专利技术属于水性功能高分子乳液
，具体涉及一种用于双组分水性聚氨酯乳液的羟基水性分散体及其制备方法。
技术介绍
目前，由于环境污染及国家政策的促进作用，水性涂料的技术发展及产品应用进展迅速。水性聚氨酯乳液作为其中的一大类，是目前的研究热点之一，其乳液性能已经可以跟油性乳液媲美。但单组分的水性聚氨酯乳液由于结构单一，且有大量的亲水基团存在，严重影响其耐水解及耐酸碱等性能，大大限制了其应用范围。而双组分水性树脂由于其优异的耐水解、耐溶剂、耐气候等性能被广泛应用于汽车、木器、皮革等高端领域。但是，双组分水性树脂与溶剂型树脂相比，仍存在着干燥速度慢、羟基含量低、粘度大、交联度有限等问题。而目前的技术，仅利用三羟甲基丙烷的交联特性从结构上进行一些微调，或者控制合适的分子量等方法来降低最终分散体的粘度。虽然能在一定程度上降低水性分散体的粘度，提高一部分羟基含量(利用二乙醇胺或三乙醇胺封端)，但改善程度有限。目前的产品应用大多也仅限于对分散体进行后配方的改性处理。如CN201610411073.9采用乳酸作为pH调节剂，同时配合非离子型助剂，得到可以使用油性固化剂的水性树脂。异氰酸酯固化剂对水性树脂破乳进行固化而不与水反应，从而实现了无膜厚限制的一次喷涂技术，但对产品性能并没有本质改变。而大多数专利集中于通过A、B两组分的配方调整来使最终产品性能得到一些提高，如专利CN201610559770.9、CN201610350553.9等，后配方的调整有一定的局限性，对最终产品性能虽有所提高，但很难实现本质的突破。
技术实现思路
针对现有技术，本专利技术旨在解决上述技术中至少一项不足。本专利技术提供一种羟基水性分散体，其包含按重量份计的下述组分：其中，所述超支化封端剂具有如下结构：其中，A代表异氰酸酯多聚体；B代表多羟基化合物；所述异氰酸酯多聚体在超支化封端剂中的重量百分数为40-95％，优选为50-95％，更优选为55-90％；所述多羟基化合物在超支化封端剂中的重量百分数5-60％，优选为5-50％，更优选为10-45％。本专利技术还提供一种制备上述羟基水性分散体的方法，包括以下步骤：(a)使多元醇与异氰酸酯反应；(b)向步骤(a)中得到的反应体系中加入扩链剂，得到预聚体；(c)向步骤(b)中得到的预聚体中加入超支化封端剂，得到末端带有羟基的预聚体；(d)向步骤(c)中得到的反应体系中加入成盐剂；(e)向步骤(d)中得到的反应体系中加入水，得到羟基水性分散体，其中在各步骤中使用的物料与产品部分所述的物料一致。有益效果：(1)本专利技术的羟基水性分散体具有高分子量、低粘度以及优异的机械性能等特点。此外，使用该羟基水性分散体制备的水性涂层时具有优异的耐水解性、耐溶剂性等，可广泛地应用在汽车、木器、皮革等领域。(2)本专利技术的羟基水性分散体的结构具有可调节性，通过对超支化封端剂的改变，可以对羟基含量进行调节；同时可以根据性能要求对羟基在分子链上的分布情况进行结构调整，从而最终对产品的性能进行调控，满足对不同产品性能的要求。具体实施方式在本专利技术中，如无特别说明，则所有操作均在室温、常压条件下实施；组合物中各成分的份数均为重量份数，比例为重量比。本专利技术提供一种羟基水性分散体，其包含按重量份计的下述组分：其中，所述超支化封端剂具有如下结构：其中，A代表异氰酸酯多聚体；B代表多羟基化合物；所述异氰酸酯多聚体在超支化封端剂中的重量百分数为40-95％，优选为50-95％，更优选为55-90％；所述多羟基化合物在超支化封端剂中的重量百分数5-60％，优选为5-50％，更优选为10-45％。优选地，所述异氰酸酯多聚体为异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、四甲基苯二甲基二异氰酸酯的二聚体或三聚体中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述多羟基化合物为三羟甲基丙烷、季戊四醇、丙三醇、乙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、二乙二醇、二丙二醇、三乙二醇以及低分子量聚乙二醇、乙醇胺、二乙醇胺、中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述超支化封端剂的数均分子量为400-5000，优选为400-4000，更优选为500-4000；羟值为50-300mgKOH/g，优选为50-250mgKOH/g，进一步优选为100-250mgKOH/g。在本专利技术的上下文中，数均分子量按照GB/T21863-2008《凝胶渗透色谱法(GPC)用四氢呋喃做淋洗液》采用凝胶渗透色谱(GPC)法测定，羟值按照GB/T12008.3-2009《塑料聚醚多元醇第3部分：羟值的测定》采用酸碱滴定法测定。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述多元醇选自聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚丁二烯多元醇或其改性化合物中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述聚酯多元醇选自聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚丙烯酸酯多元醇、聚对苯二甲酸乙二醇酯多元醇、聚对苯二甲酸丁二醇酯多元醇、聚对苯二甲酸己二醇酯多元醇、聚己二酸乙二醇酯多元醇的任意一种或至少两种的组合，所述聚醚多元醇选自聚环氧乙烷多元醇、聚环氧丙烷多元醇、聚四氢呋喃醚多元醇的任意一种或至少两种的组合。所述多元醇的数均分子量为500-5000，优选为1000-4000，更优选为2000-4000。所述多元醇优选为二元醇，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯二元醇、聚对苯二甲酸丁二醇酯二元醇、聚己內酯二元醇、聚碳酸酯二元醇、聚环氧乙烷二元醇、聚环氧丙烷二元醇、聚四氢呋喃醚二元醇等。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述异氰酸酯优选为二异氰酸酯，例如，选自甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、对苯二异氰酸酯(PPDI)、二甲基联苯二异氰酸酯(TODI)、1,6-六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、1,4-环己烷二异氰酸酯(CHDI)、二环已基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)中的任意一种或至少两种的组合，优选异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环已基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯或1,6‐六亚甲基二异氰酸酯中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述异氰酸酯的量可为10至60重量份，优选10至50重量份，更优选10至40重量份。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述扩链剂可为亲水扩链剂、醇扩链剂或胺扩链剂的任意一种或至少两种的组合。更具体而言，所述亲水扩链剂选自二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、非离子二元醇、乙二胺基乙磺酸钠、1,4-丁二醇-2-磺酸钠中的任意一种或至少两种的组合；所述醇扩链剂选自三羟甲基丙烷、季戊四醇、丙三醇、乙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、二乙二醇、二丙二醇、三乙二醇中的任意一种或至少两种的组合；所述胺扩链剂选自乙二胺、氨水、异佛尔酮二胺、水合肼、二乙烯三胺、三乙烯四胺中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述扩链剂的量可为1至30重量份，优选2至25重量份，更优选3至20重量份。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述成盐剂选自三乙胺、氢氧化钾、氢氧化钠、氨水、二乙烯三胺、三乙烯四胺、三乙醇胺中的任意一种或至少两种的组合，优选三乙胺、氢氧化钾、氨水中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述成盐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种羟基水性分散体，其包含按重量份计的下述组分：

【技术特征摘要】
1.一种羟基水性分散体，其包含按重量份计的下述组分：其中，所述超支化封端剂具有如下结构：其中，A代表异氰酸酯多聚体；B代表多羟基化合物；所述异氰酸酯多聚体在超支化封端剂中的重量百分数为40-95％，优选为50-95％，更优选为55-90％；所述多羟基化合物在超支化封端剂中的重量百分数5-60％，优选为5-50％，更优选为10-45％。2.根据权利要求1所述的羟基水性分散体，其中所述异氰酸酯多聚体为异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、四甲基苯二甲基二异氰酸酯的二聚体或三聚体中的任意一种或至少两种的组合。3.根据权利要求1所述的羟基水性分散体，其中所述多羟基化合物为三羟甲基丙烷、季戊四醇、丙三醇、乙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、二乙二醇、二丙二醇、三乙二醇以及低分子量聚乙二醇、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的任意一种或至少两种的组合。4.根据权利要求1-3中任一项所述的羟基水性分散体，其中所述超支化封端剂的数均分子量为400-5000，优选为400-4000，更优选为500-4000；羟值为50-300mgKOH/g，优选为50-250mgKOH/g，进一步优选为100-250mgKOH/g。5.根据权利要求1-4中任一项所述的羟基水性分散体，其中所述多元醇选自聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚丙烯酸酯多元醇、聚丁二烯多元醇或其改性化合物中的任意一种或至少两种的组合；其中所述多元醇优选为二元醇，所述二元醇为，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯二元醇、聚对苯二甲酸丁二醇酯二元醇、聚己內酯二元醇、聚碳酸酯二元醇、聚环氧乙烷二元醇、聚环氧丙烷二元醇、聚四氢呋喃醚二元醇。6.根据权利要求1-5中任一项所述的羟基水性分散体，其中所述异氰酸酯二异氰酸酯，例如，选自甲苯二...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建森，罗楠，郝伟，张冬海，
申请(专利权)人：优美特北京环境材料科技股份公司，
类型：发明
国别省市：北京,11