水性封闭异氰酸酯固化剂及其制备方法、水性涂料及涂膜制品技术

本发明专利技术涉及一种水性封闭异氰酸酯固化剂及其制备方法、水性涂料及涂膜制品。该水性封闭异氰酸酯固化剂的制备原料包括：多异氰酸酯单体、封闭剂、亲水接枝剂、扩链剂、催化剂及稀释溶剂；其中，封闭剂选自氨基封闭剂、羟基封闭剂及活泼亚甲基封闭剂中的至少一种；亲水接枝剂为聚乙二醇单甲醚化合物；扩链剂为分子量小于500的多羟基化合物；催化剂为有机金属试剂。得到的水性封闭异氰酸酯固化剂应用于汽车的中面涂等涂料，能够在不影响涂膜交联密度及性能的前提下，显著提升涂膜的柔韧性，同时降低成本。

Water based blocking isocyanate curing agent and its preparation method, water-based coating and coating products

【技术实现步骤摘要】
水性封闭异氰酸酯固化剂及其制备方法、水性涂料及涂膜制品
本专利技术涉及汽车涂料
，特别是涉及一种水性封闭异氰酸酯固化剂及其制备方法、水性涂料及涂膜制品。
技术介绍
水性封闭异氰酸酯固化剂是一类常温不固化、储存稳定、具有乳化能力的辅助型固化树脂，由于其出色的稳定性，因而在汽车的中面涂
被广泛使用。目前在汽车的中面涂
，市场上广泛使用的水性封闭异氰酸酯固化剂大多是由多异氰酸酯三聚体衍生的固化剂，其应用于汽车中面涂等涂料中存在涂膜的柔韧性不足及成本较高的问题，因而急需提供一种水性封闭异氰酸酯固化剂用于汽车中面涂等涂料中，能够在不影响涂膜的交联密度及性能的前提下，提升涂膜的柔韧性，同时降低成本。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种能够在不影响涂膜的交联密度及性能的前提下，提升涂膜的柔韧性，同时降低成本的水性封闭异氰酸酯固化剂及其制备方法、水性涂料及涂膜制品。本专利技术的一个方面，提供了一种水性封闭异氰酸酯固化剂，其制备原料包括：多异氰酸酯单体、封闭剂、亲水接枝剂、扩链剂、催化剂及稀释溶剂；其中，所述封闭剂选自氨基封闭剂、羟基封闭剂及活泼亚甲基封闭剂中的至少一种；所述亲水接枝剂为聚乙二醇单甲醚化合物；所述扩链剂为分子量小于500的多羟基化合物；所述催化剂为有机金属试剂。上述水性封闭异氰酸酯固化剂，通过封闭剂对多异氰酸酯单体的部分-NCO基团进行封闭，通过亲水接枝剂对其进行亲水改性，通过扩链剂对其进行扩链，相比于传统的水性封闭异氰酸酯固化剂中的异氰尿酸酯六元环状结构，降低了固化剂的刚性，同时其具有大量点线式链状结构使其具有更优异的空间自由翻转能力，同时存在多交联点，故而得到的水性封闭异氰酸酯固化剂应用于汽车的中面涂等涂料，能够在不影响涂膜交联密度及性能的前提下，显著提升涂膜的柔韧性，同时降低成本。在其中一些实施例中，按重量百分比计在所述制备原料中，所述多异氰酸酯单体为25％～40％，所述封闭剂为6％～35％，所述亲水接枝剂为5％～40％，所述扩链剂为4％～8％，所述催化剂为0.05％～0.15％，所述稀释溶剂为10％～30％。在其中一些实施例中，所述多异氰酸酯单体选自六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯及4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯中的至少一种。在其中一些实施例中，所述封闭剂选自3,5-二甲基吡唑、1,2,4-三氮唑、二异丙胺、甲乙酮肟、丙二酸二异丙酯及丙二酸二乙酯中的至少一种。在其中一些实施例中，所述亲水接枝剂选自数均分子量为300～2000的聚乙二醇单甲醚化合物。在其中一些实施例中，所述扩链剂选自羟基数≥3的多羟基化合物。在其中一些实施例中，所述催化剂选自有机锡试剂和有机碱金属盐中的一种。在其中一些实施例中，所述稀释溶剂为聚醚溶剂。本专利技术的另一个方面，提供了一种水性封闭异氰酸酯固化剂的制备方法，包括如下步骤：将多异氰酸酯单体与封闭剂在稀释溶剂的作用下进行封端反应，得到第一氨基甲酸酯预聚物；将所述第一氨基甲酸酯预聚物与亲水接枝剂在催化剂的作用下进行接枝反应，得到第二氨基甲酸酯预聚物；将所述第二氨基甲酸酯预聚物与扩链剂进行扩链反应，加入稀释溶剂调整体系的固含量，得到水性封闭异氰酸酯固化剂；其中，所述封闭剂选自氨基封闭剂、羟基封闭剂及活泼亚甲基封闭剂中的至少一种；所述亲水接枝剂为聚乙二醇单甲醚化合物；所述扩链剂为分子量小于500的多羟基化合物；所述催化剂为有机金属试剂。在其中一些实施例中，所述封端反应的反应温度为60℃～60℃，所述封端反应控制在反应体系中-NCO基团的质量含量为11.8％～16.4％时结束；所述接枝反应的反应温度为60℃～60℃，所述接枝反应控制在反应体系中-NCO基团的质量含量为6.2％～11.3％时结束；所述扩链反应的反应温度为60℃～60℃，所述扩链反应控制在反应体系中-NCO基团的质量含量≤0.1％时结束。本专利技术的另一个方面，提供了一种水性涂料，包括主体树脂及水性封闭异氰酸酯固化剂，所述水性封闭异氰酸酯固化剂为上述任一种水性封闭异氰酸酯固化剂或上述任一种制备方法制得的水性封闭异氰酸酯固化剂。在其中一些实施例中，所述主体树脂选自氨基树脂及聚酯树脂中的至少一种。本专利技术的另一个方面，提供了一种涂膜制品，含有上述任一种水性涂料形成的涂膜。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将对本专利技术进行更全面的描述，并给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。技术人员发现，市场上广泛使用的由多异氰酸酯三聚体衍生的固化剂，该类型的固化剂因其结构存在异氰尿酸酯六元刚性环，使得固化剂本身带有较强的刚性，故而用于汽车中面涂导致涂膜的柔韧性不足。且市面上的多异氰酸酯三聚体价格高昂，以三聚体作为基体固化剂进行衍生得到的水性封闭异氰酸酯固化剂价格更加昂贵。此外，如何在提高涂膜的柔韧性的同时，保证涂膜的交联密度及性能不受影响也是技术难点之一。基于此，本专利技术一实施方式提供了一种水性封闭异氰酸酯固化剂，其制备原料包括：多异氰酸酯单体、封闭剂、亲水接枝剂、扩链剂、催化剂及稀释溶剂。其中，封闭剂选自氨基封闭剂、羟基封闭剂及活泼亚甲基封闭剂中的至少一种；亲水接枝剂为聚乙二醇单甲醚化合物；扩链剂为分子量小于500的多羟基化合物；催化剂为有机金属试剂。上述水性封闭异氰酸酯固化剂，通过封闭剂对多异氰酸酯单体的部分-NCO基团进行封闭，通过亲水接枝剂对其进行亲水改性，通过扩链剂对其进行扩链，相比于传统的水性封闭异氰酸酯固化剂中的异氰尿酸酯六元环状结构，降低了固化剂的刚性，同时其具有大量点线式链状结构使其具有更优异的空间自由翻转能力，同时存在多交联点，故而得到的水性封闭异氰酸酯固化剂应用于汽车的中面涂等涂料，能够在不影响涂膜交联密度及性能的前提下，显著提升涂膜的柔韧性，同时降低成本。在其中一些实施例中，按重量百分比计在制备原料中，多异氰酸酯单体为25％～40％，封闭剂为6％～35％，亲水接枝剂为5％～40％，扩链剂为4％～8％，催化剂为0.05％～0.15％，稀释溶剂为10％～30％。如此通过控制各组分的配比，使得水性封闭异氰酸酯固化剂的固含量较高同时粘度较低，VOC含量较低，可挥发性NCO含量低。进一步地，按重量百分比计在制备原料中，多异氰酸酯单体为26％～36％，封闭剂为10％～33％，亲水接枝剂为7％～40％，扩链剂为4％～8％，催化剂为0.05％～0.15％，稀释溶剂为10％～30％。更进一步地，按本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水性封闭异氰酸酯固化剂，其特征在于，其制备原料包括：多异氰酸酯单体、封闭剂、亲水接枝剂、扩链剂、催化剂及稀释溶剂；/n其中，所述封闭剂选自氨基封闭剂、羟基封闭剂及活泼亚甲基封闭剂中的至少一种；所述亲水接枝剂为聚乙二醇单甲醚化合物；所述扩链剂为分子量小于500的多羟基化合物；所述催化剂为有机金属试剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种水性封闭异氰酸酯固化剂，其特征在于，其制备原料包括：多异氰酸酯单体、封闭剂、亲水接枝剂、扩链剂、催化剂及稀释溶剂；
其中，所述封闭剂选自氨基封闭剂、羟基封闭剂及活泼亚甲基封闭剂中的至少一种；所述亲水接枝剂为聚乙二醇单甲醚化合物；所述扩链剂为分子量小于500的多羟基化合物；所述催化剂为有机金属试剂。


2.如权利要求1所述的水性封闭异氰酸酯固化剂，其特征在于，按重量百分比计在所述制备原料中，所述多异氰酸酯单体为25％～40％，所述封闭剂为6％～35％，所述亲水接枝剂为5％～40％，所述扩链剂为4％～8％，所述催化剂为0.05％～0.15％，所述稀释溶剂为10％～30％。


3.如权利要求1或2所述的水性封闭异氰酸酯固化剂，其特征在于，所述多异氰酸酯单体选自六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯及4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯中的至少一种。


4.如权利要求1或2所述的水性封闭异氰酸酯固化剂，其特征在于，所述封闭剂选自3,5-二甲基吡唑、1,2,4-三氮唑、二异丙胺、甲乙酮肟、丙二酸二异丙酯及丙二酸二乙酯中的至少一种。


5.如权利要求1或2所述的水性封闭异氰酸酯固化剂，其特征在于，所述亲水接枝剂选自数均分子量为300～2000的聚乙二醇单甲醚化合物。


6.如权利要求1或2所述的水性封闭异氰酸酯固化剂，其特征在于，所述扩链剂选自羟基数≥3的多羟基化合物。


7.如权利要求1或2所述的水性封闭异氰酸酯固化剂，其特征在于，所述催化剂选自有机锡试剂和有机碱金属盐中的一种。


8.如权利要求1或2所述的水性封闭异氰酸酯固化剂，其特征在于，所述稀释...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻佳，杨鹏飞，张杰，黄鹂，胡启明，董军胜，
申请(专利权)人：湖南湘江关西涂料长沙有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43