一种自成膜的高耐水性的无溶剂水性聚氨酯分散体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种自成膜的高耐水性的无溶剂水性聚氨酯分散体，所述水性聚氨酯分散体中包含聚氨酯聚合物和水，其中，所述聚氨酯聚合物由包含以下组分的体系反应得到：a)15～40wt％多异氰酸酯；b)25～80wt％聚碳酸酯多元醇；c)0～10wt％一元醇或一元胺；d)1～35wt％多元醇、氨基多元醇或多元胺，和e)0～10wt％助剂。该分散体为单组份自成膜水性聚氨酯分散体，其不仅赋予漆膜良好的耐水解性，且使漆膜具有优异的机械性能，附着力，耐石击性和漆膜外观，尤其适用于低温工业涂料体系。本发明专利技术还公开了该水性聚氨酯分散体的制备方法和应用。公开了该水性聚氨酯分散体的制备方法和应用。

【技术实现步骤摘要】
一种自成膜的高耐水性的无溶剂水性聚氨酯分散体及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及涂料领域。更具体地，涉及一种自成膜的高耐水性的无溶剂水性聚氨酯分散体及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]我国已成为世界上产能最大的客车生产国，根据中汽协数据，截至2015年国内大中型客车产销量达到了16万辆，且还在不断增加。但伴随着生产规模的不断扩大，涂装车间产生的废气排放问题日益成为发展的掣肘，尤其是随着对环境保护的认识日益提高，国家和地方政府相继出台了更为严格的VOC排放控制标准，这促进了客车厂向更为环保的生产方式转型。为实现这一目标，涂料工业的研究和生产主要向四个方向发展，即高固体份涂料、无溶剂涂料、粉末涂料和水性涂料。与高固体份涂料、无溶剂涂料和粉末涂料相比，水性涂料施工方便，受到了越来越多的青睐。
[0003]水性涂料通常有水性树脂、颜填料、助剂和水组成。水性树脂不仅为水性涂料提供基础的机械性能，而且赋予了水性涂料各种应用性能和耐性，水性树脂是水性涂料的关键。聚氨酯树脂从分子结构上来看，主要有两部分组成硬段和软段。聚氨酯分子链上由异氰酸酯、扩链剂、交联剂反应所形成的链段为硬段，这些基团内聚能较大、空间体积较大、刚性较大，赋予材料良好的硬度，刚性，耐性；碳碳主链聚合物多元醇构成软段，软段柔顺性好，在聚氨酯中通常所占比例高，它赋予材料良好的柔韧性和收缩性能，聚氨酯树脂这个特殊的软硬段结构使其具有优异的综合性能，故水性聚氨酯树脂广泛应用到水性汽车和工业涂料领域。
[0004]为了使疏水性的聚氨酯树脂稳定地分散于水中，亲水基团会被引入到树脂中或在配方中加入亲水性助剂，而这些亲水基团的引入和亲水性助剂的加入降低了水性涂料的耐水性。目前提高耐水性常用的方法有添加固化剂后交联和选择有内交联和高分子量的树脂。大型交通工具如轨道车辆、城市公共汽车、大巴车等由于体积庞大、零部件及内饰件多、材料特殊，车身漆通常要求常温自干或低温烘烤。与高温烘烤体系相比，常温自干或低温烘烤受烘烤温度低的限制，添加的固化剂会出现交联不充分，爆泡，起痱子，导致耐水性和外观不佳，因此常温自干或低温烘烤体系在选用树脂时，优选单组份自成膜体系。但现有的市场中单组份自成膜水性聚氨酯分散体树脂由于亲水基团的引入和分子结构设计的缺陷，使低温体系的漆膜耐水性不佳，导致漆膜在水中浸泡后会起泡，脱漆，严重影响到漆的耐候性和耐久性。

技术实现思路

[0005]基于上述不足，本专利技术的一个目的在于提供一种自成膜的高耐水性的无溶剂水性聚氨酯分散体，该分散体为单组份自成膜水性聚氨酯分散体，其不仅赋予漆膜良好的耐水解性，且使漆膜具有优异的机械性能，附着力，耐石击性和漆膜外观，尤其适用于低温工业
涂料体系。
[0006]本专利技术的第二个目的在于提供如上第一个目的所述的水性聚氨酯分散体的制备方法。
[0007]本专利技术的第三个目的在于提供一种水性涂料。
[0008]本专利技术的第四个目的在于提供一种水性涂料的应用。
[0009]为达到上述第一个目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0010]一种自成膜的高耐水性的无溶剂水性聚氨酯分散体，所述水性聚氨酯分散体中包含聚氨酯聚合物和水，其中，所述聚氨酯聚合物由包含以下组分的体系反应得到：
[0011]a)15～40wt％多异氰酸酯；
[0012]b)25～80wt％聚碳酸酯多元醇；
[0013]c)0～10wt％一元醇或一元胺；
[0014]d)1～35wt％多元醇、氨基多元醇或多元胺，和
[0015]e)0～10wt％助剂。
[0016]进一步地，所述聚氨酯聚合物由包含以下组分的体系反应得到：
[0017]a)20～30wt％多异氰酸酯；
[0018]b)30～70wt％聚碳酸酯多元醇；
[0019]c)0～10wt％一元醇或一元胺；
[0020]d)1～35wt％多元醇、氨基多元醇或多元胺，和；
[0021]e)0.1～8wt％助剂。
[0022]进一步地，所述聚碳酸酯多元醇为脂肪族聚碳酸酯多元醇。
[0023]进一步地，所述脂肪族聚碳酸酯多元醇为脂肪族线性聚碳酸酯多元醇和脂肪族环状聚碳酸酯多元醇的混合物。
[0024]进一步地，所述聚碳酸酯多元醇的数均分子量为500
‑
3000g/mol，羟基官能度为1.8
‑
2.2。
[0025]进一步地，所述混合物中，包含50
‑
95wt％的脂肪族线性聚碳酸酯多元醇和5
‑
50％的脂肪族环状聚碳酸酯多元醇。
[0026]进一步地，组分d)中，至少有一种所述多元醇、氨基多元醇或多元胺的官能度≥3。
[0027]为达到上述第二个目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0028]将所述组分a)与组分b)于溶剂中，在80～90℃下反应2～3h；
[0029]将所得物中和成盐，降温至35
‑
45℃；
[0030]加水后乳化，再加入组分d)扩链，减压蒸馏，得所述水性聚氨酯分散体。
[0031]为达到上述第三个目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0032]一种水性涂料，包含如上第一个目的所述的水性聚氨酯分散体。
[0033]进一步地，所述水性涂料为低温水性涂料。
[0034]为达到上述第四个目的，本专利技术提供如上所述的水性涂料在汽车和一般工业涂料领域中的应用。
[0035]本专利技术的有益效果如下：
[0036]本专利技术中提供的水性聚氨酯分散体为单组份、自成膜的无溶剂水性聚氨酯分散体，该分散体中，通过使用由特定含量的特定组分反应得到的聚氨酯聚合物，使得该分散体
非常适用于低温工业涂料体系，该水性聚氨酯分散体不仅赋予漆膜良好的耐水解性，同时还能使漆膜具有优异的机械性能、附着力、耐石击性和漆膜外观，此外，该分散体的制备成本较低，适用于工业生产应用。
具体实施方式
[0037]为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例对本专利技术做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。
[0038]本专利技术的一个实施方式提供一种自成膜的高耐水性的无溶剂水性聚氨酯分散体，所述水性聚氨酯分散体中包含聚氨酯聚合物和水，其中，所述聚氨酯聚合物由包含以下组分的体系反应得到：
[0039]a)15～40wt％多异氰酸酯；
[0040]b)25～80wt％聚碳酸酯多元醇；
[0041]c)0～10wt％一元醇或一元胺；
[0042]d)1～35wt％多元醇、氨基多元醇或多元胺，和
[0043]e)0～10wt％助剂。
[0044]此处需要说明，本专利技术中，如无特殊说明，组分a)
‑
e)的质量百分含量均是相对于聚氨酯聚合物原料或该分散体原料中除去溶剂和水的其余各组分的总重量来算的。另本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自成膜的高耐水性的无溶剂水性聚氨酯分散体，其特征在于，所述水性聚氨酯分散体中包含聚氨酯聚合物和水，其中，所述聚氨酯聚合物由包含以下组分的体系反应得到：a)15～40wt％多异氰酸酯；b)25～80wt％聚碳酸酯多元醇；c)0～10wt％一元醇或一元胺；d)1～35wt％多元醇、氨基多元醇或多元胺，和e)0～10wt％助剂。2.根据权利要求1所述的水性聚氨酯分散体，其特征在于，所述聚氨酯聚合物由包含以下组分的体系反应得到：a)20～30wt％多异氰酸酯；b)30～70wt％聚碳酸酯多元醇；c)0～10wt％一元醇或一元胺；d)1～35wt％多元醇、氨基多元醇或多元胺，和；e)0.1～8wt％助剂。3.根据权利要求1或2所述的水性聚氨酯分散体，其特征在于，所述聚碳酸酯多元醇为脂肪族聚碳酸酯多元醇；优选地，所述脂肪族聚碳酸酯多元醇为脂肪族线性聚碳酸酯多元醇和脂肪族环状聚碳酸酯多元醇的混合物；优选地，所述混合物中，包含50
‑
95wt％的脂肪族线性聚碳酸酯多元醇和5
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50％的脂肪族环状聚碳酸酯多元醇。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟素娟，徐鹏，孙双翼，
申请(专利权)人：日涂上海涂料研究开发有限公司，
类型：发明
国别省市：