一种水性聚氨酯改性环氧树脂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于高分子材料技术领域，具体公开了一种水性聚氨酯改性环氧树脂及其制备方法与应用。水性聚氨酯改性环氧树脂的制备原料包括：异氰酸酯单体、多元醇、亲水改性剂和缩水甘油。本发明专利技术通过缩水甘油引入环氧基团，采用缩水甘油为单体合成聚氨酯改性环氧树脂，在制备时，先采用异氰酸酯单体，经过和多元醇反应后，制备成含—NCO的异氰酸酯预聚体；然后引入亲水改性剂，再用缩水甘油和剩余的—NCO反应，相对于传统的制备方法，环氧树脂环氧当量高，固化后赋予了漆膜优异的柔韧性、断裂伸长率和耐冲击性能，且耐腐蚀性能与环氧树脂相当，柔韧性低至1mm，附着力级别为1级；断裂伸长率达88

A waterborne polyurethane modified epoxy resin and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种水性聚氨酯改性环氧树脂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种水性聚氨酯改性环氧树脂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]环氧树脂由于具有优异的耐化学品性能、对多种基材附着力强和成本低廉等优点，广泛应用于胶粘剂、涂料、等领域。但环氧树脂也存在交联固化后因交联密度高导致内应力大，涂层脆、耐冲击性差、易开裂和耐湿热性较差等不足，限制了它在应用领域和应用场景。
[0003]聚氨酯拥有良好的理化性能，优异的柔韧性赋予涂层较好的耐寒性、拉伸强度、高光高丰满度以及耐有机溶剂等优点。因此，可采用聚氨酯对环氧树脂进行改性以提高环氧树脂的韧性。同时，随着更高的环保和低碳要求，在不牺牲树脂性能的前提需要将聚氨酯改性环氧树脂水性化。
[0004]传统的聚氨酯改性环氧树脂水性化一般是将聚氨酯预聚物先进行亲水改性，再利用含—OH基团的环氧树脂和含—NCO基团的异氰酸酯进行反应，以提高水性聚氨酯改性环氧树脂的亲水性能。但是环氧树脂的羟基含量往往较低，可提供的交联点较少，改性程度受到极大的制约，导致由其配制成的漆膜的柔韧性、断裂伸长率和耐冲击性能均不佳。
[0005]因此，希望提供一种水性聚氨酯改性环氧树脂，当这种水性聚氨酯改性环氧树脂配制成漆膜后，具有优异的柔韧性、断裂伸长率和耐冲击性能。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种水性聚氨酯改性环氧树脂，所述水性聚氨酯改性环氧树脂具有良好的柔韧性能，将所述水性聚酯树脂配制成漆膜(即将本专利技术的水性聚氨酯改性环氧树脂与水性环氧固化剂混合制成的涂膜)，具有良好的柔韧性、断裂伸长率和耐冲击性能，且耐化学腐蚀性能与环氧树脂相当。
[0007]本专利技术的第一方面提供了一种水性聚氨酯改性环氧树脂。
[0008]具体的，一种水性聚氨酯改性环氧树脂，制备原料包括：异氰酸酯单体、多元醇、亲水改性剂和缩水甘油。
[0009]优选的，所述多元醇选自小分子多元醇、聚醚多元醇、聚酯多元醇中的至少一种。
[0010]优选的，所述小分子多元醇包括二元醇和/或三元醇。
[0011]进一步优选的，所述小分子多元醇选自乙二醇、1,2
‑
丙二醇、1,3
‑
丙二醇、2
‑
甲基
‑
1,3
‑
丙二醇、1,5
‑
戊二醇、1,6
‑
己二醇、1,7
‑
庚二醇、3,5
‑
庚二醇、1,8
‑
辛二醇、三羟甲基丙烷(TMP)、三羟甲基乙烷、甘油、季戊四醇中的至少一种。上述小分子多元醇可以单独使用，亦可以将两种或两种以上混合使用。
[0012]优选的，所述聚醚多元醇为所述小分子多元醇作为起始剂开环的环氧乙烷、环氧
丙烷、环氧乙烷\环氧丙烷的加成物，分子量为2000，官能度为2。
[0013]优选的，所述聚酯多元醇为所述小分子多元醇与多元羧酸或其酯、酸酐、卤化物等酯通过酯化反应得到的含有羟基的化合物，分子量为2000，官能度为2。
[0014]优选的，所述小分子多元醇、所述聚醚多元醇和所述聚酯多元醇的质量比为(4
‑
12)：(5
‑
8)：(5
‑
8)。
[0015]优选的，所述亲水改性剂选自二羟甲基丙酸和/或二羟甲基丁酸。
[0016]优选的，所述异氰酸酯单体选自甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、赖氨酸二异氰酸酯(LDI)中至的的至少一种。
[0017]优选的，所述制备原料还包括中和剂、去离子、亲水性溶剂中的至少一种。
[0018]优选的，所述亲水性溶剂选自丙酮和/或丁酮。
[0019]优选的，所述中和剂选自叔胺类物质，所述叔胺类物质选自三甲基胺、三乙胺、N，N
‑
二甲基乙醇胺、N，N
‑
二甲基丙醇胺、N，N
‑
二丙基乙醇胺、三乙醇胺中的至少一种；所述叔胺类物质能与亲水改性剂形成亲水性的盐的碱性化合物。
[0020]优选的，所述制备原料，按重量份计包括：
[0021][0022]本专利技术的第二方面提供了一种水性聚氨酯改性环氧树脂的的制备方法。
[0023]具体的，一种水性聚氨酯改性环氧树脂的的制备方法，包括以下步骤：
[0024](1)将异氰酸酯单体，第一次升温，搅拌，然后分批次加入多元醇，第二次升温，进行反应，得异氰酸酯预聚体，降温；
[0025](2)在步骤(1)制得的异氰酸酯预聚体中加入亲水改性剂，第三次升温，进行亲水改性，降温后加中和剂，得中和产物；
[0026](3)在步骤(2)制得的中和产物中加入缩水甘油，第四次升温进行反应后，加入去离子水进行水分散、真空脱溶，得所述水性聚氨酯改性环氧树脂。
[0027]优选的，步骤(1)中，所述第一次升温至55
‑
65℃，第二次升温至75
‑
85℃，所述反应的时间为2
‑
5小时，所述降温至55
‑
65℃。
[0028]优选的，步骤(2)中，所述第三次升温至75
‑
85℃，保温时间为2
‑
4小时，所述降温至65
‑
75℃；步骤(3)中，所述第四次升温至75
‑
85℃，保温时间为2
‑
4小时。
[0029]本专利技术的第三方面提供了一种水性聚氨酯改性环氧树脂的应用。
[0030]具体的，一种漆，所述漆包括本专利技术所述的水性聚氨酯改性环氧树脂。
[0031]优选的，所述漆包括甲组份和乙组份，所述甲组份包括本专利技术所述的水性聚氨酯改性环氧树脂、颜料、填料、流平剂、消泡剂和分散剂；所述乙组份为水性环氧固化剂。
[0032]本专利技术的第四方面提供了一种本专利技术所述的漆的应用。
[0033]具体的，一种涂层，所述涂层由本专利技术所述的漆制成。
[0034]本专利技术的上述技术方案相对于现有技术，至少具有如下技术效果或优点：
[0035]本专利技术通过缩水甘油引入环氧基团，采用缩水甘油为单体合成聚氨酯改性环氧树脂，相对于传统采用环氧树脂合成的聚氨酯环氧树脂，所制备的环氧树脂环氧当量高，固化后可赋予漆膜优异的柔韧性、断裂伸长率和耐冲击性能，且耐化学腐蚀性能与环氧树脂相当。
[0036]本专利技术的水性聚氨酯改性环氧树脂，在制备时，先采用异氰酸酯单体，经过和多元醇反应后，制备成含—NCO的异氰酸酯预聚体；然后引入亲水改性剂，再用缩水甘油和剩余的—NCO反应；反应完成后进行水经分散、脱溶，制得的水性聚氨酯改性环氧树脂，环氧当量可调、交联度可控。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水性聚氨酯改性环氧树脂，其特征在于，制备原料包括：异氰酸酯单体、多元醇、亲水改性剂和缩水甘油。2.根据权利要求1所述的水性聚氨酯改性环氧树脂，其特征在于，所述多元醇包括小分子多元醇、聚醚多元醇、聚酯多元醇中的至少一种。3.根据权利要求2所述的水性聚氨酯改性环氧树脂，其特征在于，所述小分子多元醇、所述聚醚多元醇和所述聚酯多元醇的质量比为(4
‑
12)：(5
‑
8)：(5
‑
8)。4.根据权利要求2所述的水性聚氨酯改性环氧树脂，其特征在于，所述小分子多元醇包括二元醇和/或三元醇。5.根据权利要求1所述的水性聚氨酯改性环氧树脂，其特征在于，所述亲水改性剂选自二羟甲基丙酸和/或二羟甲基丁酸。6.根据权利要求1所述的水性聚氨酯改性环氧树脂，其特征在于，所述制备原料还包括中和剂、去离子、亲水性溶剂中的至少一种；所述亲水性溶剂选自丙酮和/或丁酮；所述制备原料，按重量份计包括：7.权利要求1至6任意一项所述的水性聚氨酯改性环氧树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将异氰酸酯单体，第一次升温，搅拌，然后分批次加入多元醇，第二次升温，进行反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：周俊锋，
申请(专利权)人：韶关东森合成材料有限公司，
类型：发明
国别省市：