改性聚脲及其应用制造技术

本发明专利技术涉及一种改性聚脲及其应用。该改性聚脲的制备原料包括：单官能度异氰酸酯和含仲氨基的氨基树脂；单官能度异氰酸酯中的‑NCO与所述含仲氨基的氨基树脂中的‑NH的摩尔比为1：1～1：2；所述单官能度异氰酸酯的结构式如式(I)所示，R表示烃基。其施工时限可达300分钟，固含高、VOC排放低、施工操作简单便捷、对设备的要求低、可低温固化和厚涂层施工，形成的涂层硬度高、韧性好、对底材附着力好、耐候性能好和耐化学腐蚀性好，综合性能优异，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
改性聚脲及其应用
本专利技术涉及涂料领域，特别是涉及一种改性聚脲及其应用。
技术介绍
随着木器家具市场的蓬勃发展，对应地，木器漆也具有广阔的应用市场。在实际应用中，除了要求木器漆形成的漆膜具有优异的性能，同时由于家具上具有各种雕饰(凸起或凹槽)的地方不易喷涂，因此，还要求木器漆能够灵活施涂，并且涂装设备投入成本要低。现今，水性涂料、高固体分和辐射固化涂料、粉末涂料等无溶剂、低污染的绿色涂料得到了大量和广泛的应用。在这些绿色涂料中，喷涂聚脲材料为其中一个重要品种。聚脲是由异氰酸酯组分和含氨基的树脂组分反应得到的产物，其中，异氰酸酯组分(A组分)可以是芳香族或脂肪族异氰酸酯的单体、衍生物、半预聚物和预聚物等；含氨基的树脂组分(R组分)包括端氨基化合物和端氨基扩链剂，还可以包括其它助剂，扩链剂可以是芳香族和脂肪族胺类。聚脲主要用于喷涂施工，它具有固化快，耐化学腐蚀性好、强度高、抗渗、耐磨、柔韧抗冲击、耐高低温性能好、无接缝等优点。此外，还具有便捷的工艺和环保性，比起传统防水、防护技术有很大的优越性，在防腐、防水、耐磨等工程中应用前景广阔，可广泛应用于城际轨道交通、建筑、水利化工机电等领域。但是，如果将传统喷涂聚脲材料应用在木器漆领域中，还存在一些问题。比如，聚脲材料施工时限很短，凝胶时间仅为几秒至几分钟，要求施工时必须要采用专门的设备，无法小规模灵活运用，对木器漆涂装设备成本要求高；并且，由于固化速度太快，胶膜对底基材料的浸润性不好，影响了附着力，涂膜成型复杂，外观容易形成桔皮等缺陷，并且保色性及耐紫外线性能差。
技术实现思路
基于此，针对上述问题，有必要提供一种新型的低活性、慢反应型、胶凝时间长的改性聚脲，其施工时限可达300分钟，固含高、VOC排放低、施工操作简单便捷、对设备的要求低、可低温固化和厚涂层施工，形成的涂层硬度高、韧性好、对底材附着力好、耐候性能好和耐化学腐蚀性好，综合性能优异。技术方案如下：一种改性聚脲，制备所述改性聚脲的原料包括：单官能度异氰酸酯和含仲氨基的氨基树脂；所述单官能度异氰酸酯中的-NCO与所述含仲氨基的氨基树脂中的-NH的摩尔比为1：1～1：2；所述单官能度异氰酸酯的结构式如式(I)所示：R表示烃基。在其中一个实施例中，制备所述单官能度异氰酸酯的原料包括：甲苯二异氰酸酯、脂肪族单元醇和助剂；所述甲苯二异氰酸酯中的-NCO与所述脂肪族单元醇中的-OH的摩尔比为2：1～2.5：1。在其中一个实施例中，所述甲苯二异氰酸酯选自2,4-甲苯二异氰酸酯和2,6-甲苯二异氰酸酯中的至少一种。在其中一个实施例中，所述脂肪族单元醇选自正己醇、正辛醇、异辛醇、2-十二醇和2-十六醇中的至少一种。在其中一个实施例中，所述单官能度异氰酸酯的制备方法包括以下步骤：将所述甲苯二异氰酸酯、助剂与脂肪族单元醇混合，反应，当体系中-NCO含量小于15％时，停止反应。在其中一个实施例中，所述反应的温度为40℃～60℃，所述反应的时间为6h～10h。在其中一个实施例中，所述含仲氨基的氨基树脂选自聚天门冬氨酸酯树脂。在其中一个实施例中，所述含仲氨基的氨基树脂选自F420聚天门冬氨酸酯树脂、F520聚天门冬氨酸酯树脂或F530聚天门冬氨酸酯树脂。在其中一个实施例中，所述助剂包括抗氧剂；所述抗氧剂的加入量占制备所述的单官能度异氰酸酯的原料的总质量的质量百分比为0.05％～0.15％。在其中一个实施例中，所述抗氧剂为2,6-二叔丁基-对甲基苯酚。在其中一个实施例中，所述助剂还包括溶剂；所述溶剂选自酯类溶剂、醚类溶剂和芳香烃类溶剂中的至少一种。在其中一个实施例中，所述溶剂的加入量占制备所述单官能度异氰酸酯的原料的总质量的质量百分比为2％～10％。在其中一个实施例中，所述溶剂选自醋酸乙酯、醋酸丁酯、甲苯和二甲苯中的至少一种。本专利技术还提供上述的改性聚脲在制备木器漆中的应用。技术方案如下：一种木器漆，制备所述木器漆的原料包括上述的改性聚脲。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提供的改性聚脲，其制备原料包括特定摩尔比的单官能度异氰酸酯和含仲氨基的氨基树脂。通过单官能度异氰酸酯中的-NCO与含仲氨基的氨基树脂中的-NH发生反应，生成脲基，得到改性聚脲。由于单官能度异氰酸酯仅有一个-NCO官能团，在与含仲氨基的氨基树脂反应时，粘度逐渐变大，不会出现分子量剧烈增长的现象，有利于延长施工时限。同时，由于氨基树脂中的氨基组分是仲氨基而不是伯氨基，降低了氨基树脂与异氰酸酯的反应速度，使改性聚脲的凝胶时间延长，施工时限增加，其施工时限可达300分钟，并且对设备的要求相对较低，可采用现有的木器漆喷涂设备进行喷涂，使施工操作更简单便捷。此外，该改性聚脲还具有高固含、低VOC排放的优点，符合环保生产理念。同时，还解决了以往聚脲反应速度过快造成的涂层成型复杂、性能降低及附着力差的问题。将本专利技术的改性聚脲用于木器漆中，形成的涂层硬度高、韧性好、附着力好、耐候性能好和耐化学腐蚀性好，综合性能优异，具有广阔的应用前景。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术作进一步详细的说明。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方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本专利技术公开内容理解更加透彻全面。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。术语解释：(1)甲苯二异氰酸酯：简写为TDI，分子量为174.15。有2,4体(2，4-甲苯二异氰酸酯)和2,6体(2，6-甲苯二异氰酸酯)两种异构体，如式(II-1)和式(II-2)所示。按两种异构体含量的不同，工业上有三种规格的产品：①TDI-65，含2,4-TDI65％，2,6-TDI35％；②TDI-80，含2,4-TDI80％，2,6-TDI20％；③TDI-100，含2,4-TDI100％。(2)官能度：在某个特殊的反应中，起反应作用的化学官能团的数量，例如，丙二醇的官能度为2。本专利技术特指-NCO的官能团。(3)施工时限：特指自双组分涂料混合后，开始计时，混合物料的粘度增长到无法满足施工的粘度前的时间。(4)胺：是氨的氢原子被烃基取代后的有机化合物。氨分子中的一个、两个或三个氢原子被烃基取代而生成的化合物，分别称为伯胺、仲胺和叔胺。通式分别为：RNH2(伯胺)、R2NH(仲胺)、R3N(叔胺)。(5)聚天冬氨酸酯聚脲：(Polyasparticesters，简写PAEs)，一种新型脂肪族聚脲，主要采用脂肪族异氰酸酯与聚天冬氨酸酯以及助剂反应制得。(6)木器漆：指用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性聚脲，其特征在于，制备所述改性聚脲的原料包括：/n单官能度异氰酸酯和含仲氨基的氨基树脂；/n所述单官能度异氰酸酯中的-NCO与所述含仲氨基的氨基树脂中的-NH的摩尔比为1：1～1：2；/n所述单官能度异氰酸酯的结构式如式(I)所示：/n

【技术特征摘要】
1.一种改性聚脲，其特征在于，制备所述改性聚脲的原料包括：
单官能度异氰酸酯和含仲氨基的氨基树脂；
所述单官能度异氰酸酯中的-NCO与所述含仲氨基的氨基树脂中的-NH的摩尔比为1：1～1：2；
所述单官能度异氰酸酯的结构式如式(I)所示：



R表示烃基。


2.根据权利要求1所述的改性聚脲，其特征在于，制备所述单官能度异氰酸酯的原料包括：甲苯二异氰酸酯、脂肪族单元醇和助剂；
所述甲苯二异氰酸酯中的-NCO与所述脂肪族单元醇中的-OH的摩尔比为2：1～2.5：1。


3.根据权利要求2所述的改性聚脲，其特征在于，所述甲苯二异氰酸酯选自2,4-甲苯二异氰酸酯和2,6-甲苯二异氰酸酯中的至少一种。


4.根据权利要求2所述的改性聚脲，其特征在于，所述脂肪族单元醇选自正己醇、正辛醇、异辛醇、2-十二醇和2-十六醇中的至少一种。


5.根据权利要求2所述的改性聚脲，其特征在于，所述单官能度异氰酸酯的制备方法包括以下步骤：
将所述甲苯二异氰酸酯、助剂与脂肪族单元醇混合，反应，当体系中-NCO含量小于15％时，停止反应。


6.根据权利要求5所述的改性聚脲，其特征在于，所述反应的温度为40℃～60℃，所述反应的时间为6h～10h。

【专利技术属性】
技术研发人员：莘建忠，
申请(专利权)人：上海嘉宝莉涂料有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31