本发明专利技术属于高分子材料领域。本发明专利技术涉及一种自干型水性非异氰酸酯聚氨酯及其涂料，该方法甘油环碳酸酯(A)、均苯四酸酐(B)、辛基‑2‑丙烯基环氧辛酸酯(C)和二元胺(D)作为原料，经多步反应制备新型自干型水性非异氰酸酯聚氨酯并将其制漆。该新型自干型水性非异氰酸酯聚氨酯不仅有效解决了现有水性聚氨酯合成过程中使用有毒性异氰酸酯或水性聚氨酯涂料耐水性不佳等问题，还具有优异的物理性能，且施工操作方便。可以预见，该材料将会迎来广阔的市场空间，尤其适用家具木器漆、厨卫涂层等领域。
【技术实现步骤摘要】
一种自干型水性非异氰酸酯聚氨酯
本专利技术涉及一种自干型水性非异氰酸酯聚氨酯及其涂料。本专利技术属于高分子材料领域。
技术介绍
聚氨酯具有良好的耐磨、耐低温和耐油等性能，广泛应用于泡沫、涂料、粘合剂等领域。传统聚氨酯一般由异氰酸酯与聚醚多元醇反应制备，这使得聚氨酯中不可避免的含有游离异氰酸酯。常用的异氰酸酯，如甲苯二异氰酸酯(TDI)，挥发性大，反应快，毒性也较大，严重的将导致死亡。针对传统聚氨酯的缺点，各国非常重视非异氰酸酯聚氨酯(NIPU)的合成研究，NIPU是由环碳酸酯寡聚体与伯胺寡聚体反应而成的新一代环保型聚氨酯，它不以异氰酸酯为原料，可彻底改变聚氨酯行业高危、高毒、高污染的现状，在保留了传统聚氨酯材料的优良力学性能，而且由于其主链结构上存在分子内氢键，极大降低了产物的可水解性和亲水性，使这种材料的抗化学介质性能比传统聚氨酯材料高1.5-2倍。目前NIPU的研究以溶剂型为主，随着各国对有机溶剂排放的严格限制，实现NIPU的水性化势在必行。鉴于上述因素，科研人员需要积极研发水性NIPU材料，同时考虑到涂料的施工方式受限于不同环境、基材等因素，开发一种自干型水性NIPU材料，解决传统聚氨酯材料的缺陷显得更有意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有水性聚氨酯合成过程中使用有毒性异氰酸酯或水性聚氨酯涂料耐水性不佳等问题，提供了一种自干型水性非异氰酸酯聚氨酯及其涂料，其使用甘油环碳酸酯(A)、均苯四酸酐(B)、辛基-2-丙烯基环氧辛酸酯(C)和二元胺(D)作为原料，经多步反应制备新型自干型水性非异氰酸酯聚氨酯，在具有高光泽度、施工方便的同时，具有优异的物理性能，可以预见，该材料将会迎来广阔的市场前景，尤其适用家具木器漆、厨卫涂层等领域。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种自干型水性非异氰酸酯聚氨酯，其结构式如下所示：其中，-R-为-C2H4-、-C4H9N-、-C6H14N2-、-C6H10O2-或-C10H20-。一种自干型水性非异氰酸酯聚氨酯的制备方法，其特征在于：包含以下步骤：(1)将2-2.2mol甘油环碳酸酯(A)、1mol均苯四酸酐(B)、2wt％对甲苯磺酸溶解在50mol二氯甲烷加入反应瓶中，75-95℃下回流反应6-9h；静置冷却，用无水硫酸钠干燥，旋蒸，得到中间产物I；所述对甲苯磺酸用量为甘油环碳酸酯(A)、均苯四酸酐(B)总质量的百分比；(2)将含有1molI、2-2.2mol辛基-2-丙烯基环氧辛酸酯(C)、1wt％阻聚剂溶解在80molDMF中，升温到80-90℃反应至酸值恒定，得到中间产物II；所述阻聚剂用量为辛基-2-丙烯基环氧辛酸酯(C)质量的百分比；(3)将含有1molII、1-1.2mol二元胺(D)、溶解在80molDMF中，升温到80-100℃反应6-8h，再升温到100-120℃反应1-2h，减压脱除溶剂得到产物III；将含有2-5％乳化剂的去离子水以5000r/min高速搅拌，将III缓慢加到去离子水中，滴加0.05-1％消泡剂，继续搅拌1h，得到固含45-60％的自干型水性非异氰酸酯聚氨酯乳液；所述乳化剂、消泡剂a用量为总乳液质量的百分比。作为优选，所述阻聚剂为甲基氢醌、对羟基苯甲醚、2-叔丁基对苯二酚或2,5-二叔丁基对苯二酚。作为优选，所述二元胺为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、赖氨酸或癸二胺。作为优选，所述乳化剂为：烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚乙二醇脂肪酸酯、烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐或烷基磺酸盐。作为优选，所述消泡剂a为水性有机硅消泡剂。一种自干型水性非异氰酸酯聚氨酯涂料，由以下重量份的原料制成：45-60％固含自干型水性非异氰酸酯聚氨酯乳液70-90份，润湿剂0.1-0.5份，消泡剂b0.2-1份，流平剂0.5-1.5份，成膜助剂1-4份，增稠剂0.5-2份，防霉剂0.2-1.5份，催干剂0.1-0.3份，去离子水5-25份；准确称取自干型水性非异氰酸酯聚氨酯乳液置于分散机中，在600r/min下预分散15min；加入预混合的去离子水和成膜溶剂，然后按配方依次加入其他润湿剂、消泡剂b、流平剂、增稠剂、防霉剂、催干剂，继续搅拌20min，调节体系黏度适合喷涂，过滤，即得自干型水性非异氰酸酯聚氨酯涂料。作为优选，所述成膜助剂为乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、丙二醇丁醚或二丙二醇丁醚。作为优选，所述防霉剂为4,5-二氯-N-心机-4-异噻唑啉-3-酮(DCOIT)、丁氨基甲酸-3-碘代-2-丙炔基酯(IPBC)、2-辛基-4-异噻唑啉-3-酮、苯并咪唑中的一种或几种。本专利技术的提供的新型自干型水性非异氰酸酯聚氨酯，其制备流程如下：本专利技术的有益效果：(1)本专利技术提供了一种自干型水性非异氰酸酯聚氨酯的制备方法，采用甘油环碳酸酯(A)、均苯四酸酐(B)、辛基-2-丙烯基环氧辛酸酯(C)和二元胺(D)作为原料，制备新型自干型水性非异氰酸酯聚氨酯，解决了现有水性聚氨酯合成过程中使用有毒性异氰酸酯或水性聚氨酯涂料耐水性不佳等问题，同时反应步骤简单，易于操作。(2)本专利技术提供了一种自干型水性非异氰酸酯聚氨酯及其涂料，目标产物含有长链环氧烯丙基醚结构。首先，环氧结构作为反应点进行接枝，并提供羟基；第二，烯丙基醚结构存在并达到一定数量，其乳液存在室温自干性的可能并进一步提高耐水性；第三，成膜后的漆膜由于脂肪酸长碳链结构而具有很好的耐水性。(3)本专利技术提供了一种自干型水性非异氰酸酯聚氨酯及其涂料，目标产物中的二元胺结构。可根据涂料使用环境进行分子结构灵活设计，选择水溶性二胺、油溶性二胺或胍基抗菌二元胺等。(4)本专利技术提供了一种自干型水性非异氰酸酯聚氨酯，通过分子设计，采用化学改性手段，解决了现有问题的同时，使材料具有高光泽度并且具有更好的物理性能。此外，该目标产物中的NIPU结构，形成分子内氢键，相比传统聚氨酯具有更好的耐水性。可以预见，该材料将会迎来广阔的市场前景。具体实施方式：以下结合实施例对本专利技术进行详细说明。但应理解，以下实施例仅是对本专利技术实施方式的举例说明，而非是对本专利技术的范围限定。实施例1自干型水性非异氰酸酯聚氨酯的制备步骤如下：(1)将2.1mol甘油环碳酸酯(A)、1mol均苯四酸酐(B)、2wt％对甲苯磺酸溶解在50mol二氯甲烷加入反应瓶中，95℃下回流反应6h；静置冷却，用无水硫酸钠干燥，旋蒸，得到中间产物I；所述对甲苯磺酸用量为甘油环碳酸酯(A)、均苯四酸酐(B)总质量的百分比；其红外特征吸收峰数据如下：IR：1801cm-1：环碳酸酯-C＝O存在；1744cm-1：酯-C＝O存在；3450cm-1：-OH存在。(2)将含有1molI、2.2mol辛基-2-丙烯基环氧辛酸酯(C)、1wt％甲基氢醌溶解在80molDMF中，升温到80℃反应至酸值恒定本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种自干型水性非异氰酸酯聚氨酯，其特征在于，其结构式如下所示：/n
【技术特征摘要】
1.一种自干型水性非异氰酸酯聚氨酯，其特征在于，其结构式如下所示：
其中，-R-为-C2H4-、-C4H9N-、-C6H14N2-、-C6H10O2-或-C10H20-。
2.一种自干型水性非异氰酸酯聚氨酯的制备方法，其特征在于：包含以下步骤：
(1)将2-2.2mol甘油环碳酸酯、1mol均苯四酸酐、2wt％对甲苯磺酸溶解在50mol二氯甲烷加入反应瓶中，75-95℃下回流反应6-9h；静置冷却，用无水硫酸钠干燥，旋蒸，得到中间产物I；
所述对甲苯磺酸用量为甘油环碳酸酯、均苯四酸酐总质量的百分比；
(2)将含有1molI、2-2.2mol辛基-2-丙烯基环氧辛酸酯、1wt％阻聚剂溶解在80molDMF中，升温到80-90℃反应至酸值恒定，得到中间产物II；
所述阻聚剂用量为辛基-2-丙烯基环氧辛酸酯质量的百分比；
(3)将含有1molII、1-1.2mol二元胺、溶解在80molDMF中，升温到80-100℃反应6-8h，再升温到100-120℃反应1-2h，减压脱除溶剂得到产物III；将含有2-5％乳化剂的去离子水以5000r/min高速搅拌，将III缓慢加到去离子水中，滴加0.05-1％消泡剂，继续搅拌1h，得到固含45-60％的自干型水性非异氰酸酯聚氨酯乳液；
所述乳化剂、消泡剂a用量为总乳液质量的百分比。
3.根据权利要求2所述的一种自干型水性非异氰酸酯聚氨酯的制备方法，其特征在于：所述阻聚剂为甲基氢醌、对羟基苯甲醚、2-叔丁基对苯二酚或2,5-二叔丁基对苯二酚。
4.根据权利要求2所述的一种自干型水性非异氰酸酯聚...
【专利技术属性】
技术研发人员：张玉贞，
申请(专利权)人：苏州欧纳克纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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