蓖麻油改性阳离子自交联聚氨酯聚脲水分散体及制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种蓖麻油改性自交联阳离子聚氨酯聚脲水分散体及其制备方法和在木器封闭底漆的应用，所述分散体包括(a)蓖麻油多元醇，(b)异氰酸酯，(c)至少一种含有叔氨基团的胺，(d)至少一种环氧树脂，(e)除组分(c)以外的含有羟基的低分子化合物，(f)除组分(c)以外的含有胺基的低分子化合物，(g)非离子亲水化合物和(h)至少一种中和剂。本发明专利技术所得蓖麻油改性自交联阳离子聚氨酯聚脲水分散体通过后扩链方式引入含有叔胺基团的胺，起到亲水作用，在后期应用于木器封闭底漆时，该叔胺基团可催化环氧基团形成自交联，使其具有优异的附着性及封闭性，同时化学品耐性性能优异。

Cationic self-crosslinking polyurethane polyurea water dispersion modified by castor oil and its preparation method and Application

The invention relates to a castor oil modified self-crosslinking cationic polyurethane polyurea water dispersion and its preparation method and application in wood sealing primer. The dispersion comprises (a) castor oil polyol, (b) isocyanate, (c) at least one amine containing tertiary amines, (d) at least one epoxy resin, (e) low molecular compound containing hydroxyl except component (c), (f) in addition to component (c). A low molecular weight compound containing an amino group, (g) a nonionic hydrophilic compound and (h) at least one neutralizer. The castor oil modified self-crosslinking cationic polyurethane polyurea water dispersion introduced amines containing tertiary amines through post-chain extension to play a hydrophilic role. When used in wood sealing primer in the later stage, the tertiary amines can catalyze epoxy groups to form self-crosslinking, which has excellent adhesion and sealing, and excellent chemical resistance.

【技术实现步骤摘要】
蓖麻油改性阳离子自交联聚氨酯聚脲水分散体及制备方法和应用
本专利技术涉及一种蓖麻油改性阳离子自交联聚氨酯聚脲水分散体的制备方法及其在木器封闭底漆的应用。
技术介绍
水性木器漆由于其环保方面的优势一直受到涂料生产商和人们的关注，但在施工和推广过程中还存在许多难以解决的问题，例如水性色漆,尤其是白色漆或浅色漆，涂膜干燥后立即变色，导致与期望的颜色不一致。其主要原因为木材是亲水性的,其含有的色素(单宁酸)也具有亲水性，而水是水性涂料的主要组成物之一。当涂料涂覆于木材表面时,木材中的有色成分会迅速溶解到涂料的连续相——水中，就像在涂料中又添加了颜色，从而改变了涂料的色相。减少水溶性色素或单宁酸渗出的最简单有效的方法之一是涂装封闭底漆。阳离子树脂可以与木材中的单宁酸，以及部分油脂类物质分子形成离子键,反应形成的盐类物质被涂层固定在界面上,不会在高温、高湿条件下迁移渗出,导致涂层表面被氧化变色，从而影响涂膜的外观。蓖麻油是一种天然可再生植物油，具有特殊的结构，不仅具有羟基，还含有双键，属于双官能度化合物。蓖麻油中的羟基可以直接和-NCO反应，其中的三官能度化合物可以增加聚氨酯的交联度，提高耐水性和机械性能，其中的碳碳双键可通过氧化交联，形成高性能的自交联聚合物材料，其中的非极性脂肪酸长链，进一步提高聚氨酯的基材润湿性、耐水性等。环氧树脂含有环氧基，羟基，具有模量高、强度高和耐化学性好、热稳定性好等优点，能够通过共混和接枝共聚的方式与聚氨酯结合，目前已经成为提高水性聚氨酯耐水、耐溶剂性能及拉伸强度等各项综合性能的重要手段。虽然目前有较多的文献和专利报道，但仍然存在附着力差，封闭性、入孔性、化学品耐性、耐水性差，硬度低，稳定性差等诸多问题。如CN102093533A公开了一种阳离子型水性聚氨酯木器封闭底漆，采用TDI、N220和MDEA为主要原料，但是采用N220为软段，合成WPU的硬度小，附着力差，同时乳液固含低，膜的填充性和手感方面有欠缺。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对现有的阳离子水性木器封闭底漆存在的问题，提供一种蓖麻油、环氧树脂双重改性的自交联阳离子聚氨酯聚脲水分散体的制备方法及其在木器封闭底漆的应用，该分散通过采用后扩链的方式引入含有叔胺基团的胺,起到亲水作用，在后期应用于木器封闭底漆时，该叔胺基团可催化环氧基团形成自交联，形成更加致密的网状结构，阻滞木材中单宁酸的不断渗出使其具有优异的附着性及封闭性，同时化学品耐性性能优异。通过引入蓖麻油多元醇带有的长碳脂肪链，能降低乳液的表面能，提高乳液在木材上的入孔性；蓖麻油多元醇中的不饱和双键随着时间的延长会缓慢发生氧化交联，进一步提高硬度和打磨性使其具有良好的硬度以及打磨性。根据本专利技术的第一个方面，提供一种蓖麻油改性阳离子自交联聚氨酯聚脲水分散体，其包括以下组分：(a)蓖麻油多元醇，10～45wt％，优选15～40wt％，(b)异氰酸酯，10～50wt％，优选20-40wt％，(c)至少一种含有叔氨基团的胺，所述含有叔氨基团的胺含有至少一个可与NCO呈反应活性的官能团，1～8wt％，优选2～5wt％，(d)至少一种环氧树脂，10～20wt％，优选12～18wt％，(e)除组分(c)以外的含有羟基的低分子化合物，0～10wt％，优选2～10wt％，(f)除组分(c)以外的含有胺基的低分子化合物，0～10wt％，优选2～10wt％，(g)非离子亲水化合物，0.2～5wt％，优选0.5～3wt％，(h)至少一种中和剂，其为能够与组分(c)成盐的酸性物质，其用量使得中和度为50-150％，优选60％-120％，更优选80-100％，其中，所述wt％以组分(a)-(g)的总重量为基准计。进一步地，蓖麻油改性阳离子自交联聚氨酯聚脲水分散体是将组分(a)、(b)、(d)、(e)和(g)在溶剂的存在下反应，获得端异氰酸酯的预聚体，然后用组分(h)中和，再加入组分(c)和(f)扩链，加水分散，部分或完全除去溶剂而获得的。根据本专利技术提供的一种蓖麻油改性阳离子自交联聚氨酯聚脲水分散体，优选的所述组分(a)蓖麻油多元醇其羟值为158—163mgKOH/g。根据本专利技术提供的一种蓖麻油改性阳离子自交联聚氨酯聚脲水分散体，优选的所述组分(b)二异氰酸酯，包括甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种；优选为六亚甲基二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或两种。根据本专利技术提供的一种蓖麻油改性阳离子自交联聚氨酯聚脲水分散体，优选的所述组分(c)至少一种含有叔氨基团的胺，所述含有叔氨基团的胺含有至少一个可与NCO呈反应活性的官能团，包括3-二甲胺基丙胺、N,N-双(3-氨丙基)甲胺、二甲基二丙烯三胺中的一种或多种，其中，至少一个可与NCO呈反应活性的官能团选自氨基。根据本专利技术提供的一种蓖麻油改性阳离子自交联聚氨酯聚脲水分散体，所述组分(d)至少一种环氧树脂为环氧值为0.18-0.56的环氧树脂，优选的为环氧值为0.30-0.54的双酚A型环氧树脂，如E44、E51、E42、E20中的一种或者两种以上任意比例的混合物，更优选的为环氧值约为0.44的双酚A型环氧树脂。根据本专利技术提供的一种蓖麻油改性阳离子自交联聚氨酯聚脲水分散体，优选的所述组分(e)含有羟基的低分子化合物，包括乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、3-甲基戊烷-1,5-戊二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、1,4-环己基二甲醇、1,2-环己二醇、1,4-环己二醇、2-乙基-3-丙基戊二醇、2,2-二甲基戊二醇、二甘醇、丙三醇、三羟甲基丙烷中的一种或多种；优选选自乙二醇、1,2-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、二甘醇、更优选选自二甘醇。根据本专利技术提供的一种蓖麻油改性阳离子自交联聚氨酯聚脲水分散体，优选的所述组分(f)含有胺基的低分子化合物选自乙二胺、羟乙基乙二胺、1,3-丙二胺、1,2-丙二胺、1,4-丁二胺、1,5-戊二胺、1,6-己二胺、亚己基二胺、和异佛尔酮二胺中的一种或多种；优选选自异佛尔酮二胺。根据本专利技术提供的一种蓖麻油改性阳离子自交联聚氨酯聚脲水分散体，优选的所述组分(g)非离子亲水化合物，选自含有聚乙氧基的聚醚，优选选自含有环氧乙烷个数为4～200的单官能度聚乙氧基醚，特别优选选自环氧乙烷个数为12～75的数均分子量为200～8000的聚乙二醇单甲醚。根据本专利技术提供的一种蓖麻油改性阳离子自交联聚氨酯聚脲水分散体，优选的所述组分(h)至少一种中和剂为能够与组分(c)成盐的酸性物质，如甲酸、乙酸、甲基磺酸、苯磺酸、磷酸等中的一种或多种，优选甲酸、乙酸，更优选乙酸。所述溶剂优选是酮类溶剂，进一步优选丙酮、或甲乙酮，溶剂的用量可以是组分(a)-(g)的总重量的1.0-2.1倍，优选1.2-1.8倍。根据本专利技术的第二个方面，提供上述蓖麻油改性阳离子自交联聚氨酯聚脲水分散体的制备方法，包括如下步骤：将组分(a)、(b)、(d)、(g)和第一部分溶剂(例如酮类溶剂如丙酮)，催化剂投入反应釜中在50～95℃，优选60-90℃，优选下反应，然后加入组分(e)及第二部分溶剂(例如酮类溶剂如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蓖麻油改性阳离子自交联聚氨酯聚脲水分散体，其包括以下组分：(a)蓖麻油多元醇，10～45wt％，优选15～40wt％，优选，所述组分(a)蓖麻油多元醇的羟值为158—163mgKOH/g,(b)异氰酸酯，10～50wt％，优选20‑40wt％，(c)至少一种含有叔氨基团的胺，所述含有叔氨基团的胺含有至少一个可与NCO呈反应活性的官能团，1～8wt％，优选2～5％，(d)至少一种环氧树脂，10～20wt％，优选12～18wt％，(e)除组分(c)以外的含有羟基的低分子化合物，0～10wt％，优选2～10wt％，(f)除组分(c)以外的含有胺基的低分子化合物，0～10wt％，优选2～10wt％，(g)非离子亲水化合物，0.2～5wt％，优选0.5～3wt％，(h)至少一种中和剂，其为能够与组分(c)成盐的酸性物质，其用量使得中和度为50‑150％，优选60％‑120％，更优选80‑100％，其中，所述wt％以组分(a)‑(g)的总重量为基准计。

【技术特征摘要】
1.一种蓖麻油改性阳离子自交联聚氨酯聚脲水分散体，其包括以下组分：(a)蓖麻油多元醇，10～45wt％，优选15～40wt％，优选，所述组分(a)蓖麻油多元醇的羟值为158—163mgKOH/g,(b)异氰酸酯，10～50wt％，优选20-40wt％，(c)至少一种含有叔氨基团的胺，所述含有叔氨基团的胺含有至少一个可与NCO呈反应活性的官能团，1～8wt％，优选2～5％，(d)至少一种环氧树脂，10～20wt％，优选12～18wt％，(e)除组分(c)以外的含有羟基的低分子化合物，0～10wt％，优选2～10wt％，(f)除组分(c)以外的含有胺基的低分子化合物，0～10wt％，优选2～10wt％，(g)非离子亲水化合物，0.2～5wt％，优选0.5～3wt％，(h)至少一种中和剂，其为能够与组分(c)成盐的酸性物质，其用量使得中和度为50-150％，优选60％-120％，更优选80-100％，其中，所述wt％以组分(a)-(g)的总重量为基准计。2.根据权利要求1所述的蓖麻油改性自交联阳离子聚氨酯聚脲水分散体，其特征在于，所述蓖麻油改性阳离子自交联聚氨酯聚脲水分散体是将组分(a)、(b)、(d)、(e)和(g)在溶剂的存在下反应，获得端异氰酸酯的预聚体，然后用组分(h)中和，再加入组分(c)和(f)扩链，加水分散，部分或完全除去溶剂而获得的。3.根据权利要求1或2所述的蓖麻油改性自交联阳离子聚氨酯聚脲水分散体，其特征在于，所述组分(b)异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种；优选为六亚甲基二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或两种。4.根据权利要求1-3中的任一项所述的蓖麻油改性自交联阳离子聚氨酯聚脲水分散体，其特征在于，所述组分(c)至少一种含有叔氨基团的胺含有至少一个可与NCO呈反应活性的官能团，优先选自3-二甲胺基丙胺、N,N-双(3-氨丙基)甲胺、二甲基二丙烯三胺中的一种或多种。5.根据权利要求1-4中的任一项所述的蓖麻油改性自交联阳离子聚氨酯聚脲水分散体，其特征在于，所述组分(d)至少一种环氧树脂为环氧值为0.18-0.56的环氧树脂，优选为环氧值为0.30-0.54的双酚A型环氧树脂。6.根据权利要求1-5中的任一项所述的蓖麻油改性自交联阳离...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱文辉，王震，纪学顺，邓俊英，
申请(专利权)人：万华化学集团股份有限公司，万华化学宁波有限公司，上海万华科聚化工科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37