有机硅改性聚氨酯乳液、木器漆及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种有机硅改性聚氨酯乳液、木器漆及其制备方法和应用，该有机硅改性聚氨酯乳液主要由以下质量份的组分制备而成：二氧化碳共聚物多元醇80份～120份、羟基硅油2～20份、芳香族二异氰酸酯20‑60份、小分子扩链剂0.1‑5份、亲水扩链剂2‑10份、成盐剂1～10份和溶剂150～250份。上述有机硅改性聚氨酯乳液所形成的漆膜具有较高的机械强度的同时，具有较强的耐水性、耐化学品性。

【技术实现步骤摘要】
有机硅改性聚氨酯乳液、木器漆及其制备方法和应用
本专利技术涉及高分子材料
，特别涉及有机硅改性聚氨酯乳液、木器漆及其制备方法和应用。
技术介绍
随着经济高速发展，环境污染日趋严重，每年秋冬时节，形成全国性的雾霾现象，为了解决这个问题，2015年以来，国务院推进生态文明建设和环境保护工作，中央环保督查成常态，全国绿色风暴愈演愈烈。溶剂型木器漆使用量巨大，产生大量的挥发性有机化合物(volatileorganiccompounds，VOC)排放，全国范围内逐步开始限制溶剂型涂料、粘合剂的使用。水性聚氨酯制成的涂料可以很大程度地改善该问题，故而受到广泛应用。但是由于水性聚氨酯乳液中含有较多的亲水基团，与丙烯酸乳液混合制成涂料制品后，容易吸水，造成产品附着力差，不耐水浸泡，易受化学试剂腐蚀，严重影响相关制品的使用寿命，限制了其应用。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种具有较强耐水性、耐化学品性的有机硅改性聚氨酯乳液、木器漆及其制备方法和应用。一种有机硅改性聚氨酯乳液，主要由以下质量份的组分制备而成：二氧化碳共聚物多元醇80份～120份、羟基硅油2～20份、芳香族二异氰酸酯20-60份、小分子扩链剂0.1-5份、亲水扩链剂2-10份、成盐剂1～10份和溶剂150～250份。上述有机硅改性聚氨酯乳液通过采用二氧化碳共聚物多元醇、羟基硅油、芳香族二异氰酸酯作为原料，并辅以合适量的小分子扩链剂、亲水扩链剂及成盐剂，使制得的有机硅改性聚氨酯乳液所形成的胶膜的机械性能大幅度提升。其中，二氧化碳共聚物多元醇分子内含有大量的碳酸酯键及醚键，芳香族二异氰酸酯中含有刚性较强的芳香基，这些键使得制备成聚氨酯时，容易形成较强的分子内及分子间氢键，使得产品具有较高的力学性能；另外，二氧化碳共聚物多元醇分子内含有大量的侧甲基，侧甲基存在使得碳酸酯键及醚键的内旋转受限，使得制备的水性聚氨酯胶膜表面具有较高的硬度，显著的提升了该聚氨酯乳液胶膜的机械性能。在其中一实施例中，所述二氧化碳共聚物多元醇为90份～110份，所述羟基硅油为5～10份，所述芳香族二异氰酸酯为25-50份，所述小分子扩链剂为0.5-3份，所述亲水扩链剂为4-8份，所述成盐剂为3～8份，所述溶剂为180～220份。在其中一实施例中，所述二氧化碳共聚物多元醇为95份～105份，所述羟基硅油为6～8份，所述芳香族二异氰酸酯为30-40份，所述小分子扩链剂为0.5-3份，所述亲水扩链剂为4-8份，所述成盐剂为3～8份，所述溶剂为190～210份。在其中一实施例中，所述芳香族二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种。选择该类芳香族二异氰酸酯可以增强有机硅改性聚氨酯乳液的胶膜的机械性能。在其中一实施例中，所述二氧化碳共聚物多元醇的数均分子量为1000～8000g/mol，羟基官能度为2～6，分子内碳酸酯基团的摩尔分率为0.25～0.45。在其中一实施例中，所述羟基硅油的羟基含量为4-12％。在其中一实施例中，所述羟基硅油的羟基含量为6-10％。在其中一实施例中，所述成盐剂与所述亲水扩链剂的质量比为1：(1.2～1.4)。在其中一实施例中，所述成盐剂选自三乙胺、三丙胺、三丁胺、氢氧化钠和氨水中的一种或多种。在其中一实施例中，所述亲水扩链剂选自N,N-二羟乙基单马来酰胺酸、二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、N,N-(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸和N-(2-氨基乙基)-2-氨基丙磺酸中的一种或多种。在其中一实施例中，所述小分子扩链剂选自乙二醇、丁二醇、二乙二醇、二丙二醇、1,6-己二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、1,4-羟甲基环己烷、三甲基戊二醇、二正丁胺、乙二胺、三甲基己二胺、四乙烯五胺、二乙烯三胺和异氟尔酮二胺中的一种或多种。在其中一实施例中，所述溶剂为水。一种制备上述的有机硅改性聚氨酯乳液的方法，包括以下步骤：将所述二氧化碳共聚物多元醇、所述羟基硅油及所述亲水扩链剂混合，在30-60℃下加入所述芳香族二异氰酸酯，搅拌均匀；在75-95℃下搅拌3-5小时；降温至50-75℃，加入所述小分子扩链剂，搅拌均匀；再降温至10-50℃，加入所述成盐剂，搅拌均匀；加入所述溶剂，分散即得所述有机硅改性聚氨酯乳液。上述有机硅改性聚氨酯乳液的制备方法通过在不同温度下分步添加各组分，使得聚合反应更充分，可以显著提升产率，且还可以保证所得到的乳液的物理性状。此外，该制备方法简便易行，无需特殊仪器和操作要求，适宜工业生产应用。上述的有机硅改性聚氨酯乳液在制备木器漆中的应用。由于上述有机硅改性聚氨酯乳液所形成的胶膜耐水性、耐化学品性，适宜用于制备木器漆。一种木器漆，主要由以下重量份的组分制备而成：上述有机硅改性水性聚氨酯乳液30-80份、水性丙烯酸乳液5-50份、添加剂0.5-20份和溶剂10-30份。上述木器漆通过将上述有机硅改性水性聚氨酯乳液与水性丙烯酸乳液以特定比例混合制备而成，使得二者成膜后形成互穿网络结构，交联密度提升，进而使得该木器漆的耐水性和化学品性得到显著改善。此外，上述木器漆通过共聚改性将有机硅引入到水性聚氨酯的分子链上，改善所得木器漆成膜性，使其形成的薄膜具有较好的手感滑爽性。在其中一实施例中，所述有机硅改性水性聚氨酯乳液为40-70份，所述水性丙烯酸乳液为10-45份，所述添加剂为3-10份和所述溶剂为20-30份。在其中一实施例中，所述有机硅改性水性聚氨酯乳液为45-60份，所述水性丙烯酸乳液为10-45份，所述添加剂为3-10份和所述溶剂为20-30份。在其中一实施例中，所述水性丙烯酸乳液的玻璃化转变温度(TG)为40～45℃。在其中一实施例中，所述水性丙烯酸乳液为羟值为1.2％～1.8％的水性羟基丙烯酸乳液。在其中一实施例中，在所述添加剂中，以重量份计，包括：消泡剂0.1～0.5份、杀菌剂0.1～0.5份、润湿剂0.2～1份、流平剂0.2～1份、pH调节剂0.1～0.8份、成膜助剂0.2～2份、增稠剂0.2～4份及色精0～10份。在其中一实施例中，所述消泡剂为BKY024、BKY028、BYK018、BYK019和BYK1770中的一种或多种。在其中一实施例中，所述杀菌剂为陶氏LXE。在其中一实施例中，所述流平剂为BKY333、BYK190、BYK191、BYK192、BYK2055和BYK2060中的一种或多种。在其中一实施例中，所述润湿剂TEGO450和TEGO500中的一种或多种。在其中一实施例中，所述pH调节剂为氨水、三乙胺、二甲基乙醇胺和2-氨基-2-甲基-1-丙醇中的一种或多种。在其中一实施例中，所述成膜助剂为醇酯12、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、丙二醇和乙二醇中的一种或多种。在其中一实施例中，所述增稠剂为罗门哈斯8w、罗门哈斯RM2020、罗门哈斯TT935、罗门哈斯ASE-60、BYK420和BYK425中的一种或多种。在其中一实施例中，所述色精为水性色精。在其中一实施例中，所述溶剂为水。一种制备上述木器漆的方法，包括以下步骤：制备所述有机硅改性聚氨酯乳液；将所述有机硅改性聚氨酯乳液、水性丙烯酸乳液、添加剂与所述溶剂混合，分散均匀即得所述涂料。该方法操作简便，无需特殊仪器，适宜工业生产应用。上述木器漆在制备木器家具中的应用。上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机硅改性聚氨酯乳液，其特征在于，主要由以下质量份的组分制备而成：二氧化碳共聚物多元醇80份～120份、羟基硅油2～20份、芳香族二异氰酸酯20‑60份、小分子扩链剂0.1‑5份、亲水扩链剂2‑10份、成盐剂1～10份和溶剂150～250份。

【技术特征摘要】
1.一种有机硅改性聚氨酯乳液，其特征在于，主要由以下质量份的组分制备而成：二氧化碳共聚物多元醇80份～120份、羟基硅油2～20份、芳香族二异氰酸酯20-60份、小分子扩链剂0.1-5份、亲水扩链剂2-10份、成盐剂1～10份和溶剂150～250份。2.根据权利要求1所述的有机硅改性聚氨酯乳液，其特征在于，所述芳香族二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的有机硅改性聚氨酯乳液，其特征在于，所述二氧化碳共聚物多元醇的数均分子量为1000～8000g/mol，羟基官能度为2～6，分子内碳酸酯基团的摩尔分率为0.25～0.45。4.一种制备权利要求1-3任一项所述的有机硅改性聚氨酯乳液的方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述二氧化碳共聚物多元醇、所述羟基硅油及所述亲水扩链剂混合，在30-60℃下加入所述芳香族二异氰酸酯，搅拌均匀；在75-95℃下搅拌3-5小时；降温至50-75℃，加入所述小分子扩链剂，搅拌均匀；再降温至10-50℃，加入所述成盐剂，搅拌均...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁鹄岚，李鸿越，梁敏怡，
申请(专利权)人：广州康狄夫环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44