一种水性聚氨酯分散体及其制备方法，一种自交联型水性聚氨酯防水涂料技术

本发明专利技术公开了一种水性聚氨酯分散体及其制备方法，一种自交联型水性聚氨酯防水涂料，所述的自交联型水性聚氨酯防水涂料包含一种水性聚氨酯分散体，所述水性聚氨酯分散体先通过组分A)多异氰酸酯、B)聚醚多元醇和/或聚醚一元醇、C)小分子二元醇、D)二羟基羧酸、E)邻羰基苯硼酸酯化合物、F)氨基化合物反应生成聚合物前驱体，然后再和G)酰肼化合物反应生成醛/酮

The invention relates to a waterborne polyurethane dispersion and a preparation method thereof, and a self crosslinking waterborne polyurethane waterproof coating

【技术实现步骤摘要】
一种水性聚氨酯分散体及其制备方法，一种自交联型水性聚氨酯防水涂料


[0001]本专利技术属于涂料领域，具体涉及建筑防水涂料领域，具体涉及一种水性聚氨酯分散体及其制备的自交联型水性聚氨酯防水涂料。

技术介绍

[0002]聚氨酯防水涂料具有很好的成膜性和弹性，能够在固化后形成无接缝、完整的涂膜防水层。聚氨酯防水涂料良好的成膜性使得涂膜的结构致密，能够抗击一定的冲击和穿刺能力；同时，聚氨酯膜良好的弹性使涂膜在延伸时，能够通过形变吸收建筑变形所产生的应力，既保证了涂膜的完整性，也保证了防水的功能。
[0003]目前市场上的溶剂型聚氨酯涂料仍占据主要地位，可分为湿固化型和双组份聚氨酯防水涂料。其中，湿固化型聚氨酯防水涂料多采用异氰酸根封端的预聚体与无机颜/填料和助剂混合，聚氨酯预聚体的端
‑
NCO与基材或空气中的水分固化成膜，施工过程容易受到环境湿度的干扰，而且固化时释放出CO2，会造成气泡、针孔和涂膜不致密，影响涂料的防水性能。双组份聚氨酯防水涂料在施工时需按比例配料，因此需要充分搅拌均匀，在搅拌过程中会因配料不准和引起气泡产生而影响施工质量和涂膜性能。而且，溶剂型防水涂料在使用时会向环境中排放较高的挥发性有机化合物(VOC)，会危害施工人员和使用者的健康，同时污染了环境。
[0004]CN105694702A公开了一种单组分湿固化含硅改性聚氨酯防水涂料，将单羟基聚硅氧烷和三羟甲基丙烷制备聚氨酯扩链剂，然后与异氰酸酯及聚酯/聚醚多元醇反应生成的预聚物与无机颜/填料和助剂混合，通过涂料的固化将长侧链有机硅固定聚氨酯防水涂料的交联网络结构中提高涂料的耐性。该防水涂料经过热、酸、碱处理后虽然能维持原力学性能的80％以上，但是由于其刚达到2.0MPa以上的拉伸强度和500％以上的断裂伸长率，因此处理后拉伸强度和断裂伸长率的绝对值都会下降到较低水平。而且，由于该聚氨酯树脂具有端
‑
NCO基团，受环境湿度影响较大，固化时有气泡的产生会影响涂膜的完整性和防水性能。
[0005]CN104194610A公开了一种自交联型水性单组份聚氨酯防水涂料，自交联改性剂为含有羟基或氨基并含有双丙酮丙烯酰胺结构的可以与
‑
NCO反应的自交联改性剂，该专利技术的自交联型单组份水性聚氨酯防水涂料无NCO残留，无毒环保，该涂料能在潮湿基面施工。该专利中防水涂料拉伸强度刚达到2.0MPa，断裂伸长率也刚超过500％，但是该涂料表现出的耐水性时间不足，且不具有耐热、耐酸和耐碱等耐物理/化学变化性能。
[0006]CN105622878A公开了一种有机硅和有机氟改性的水性聚氨酯防水涂料，有机硅为具有较低的表面张力环氧基硅烷，可与异氰酸根反应并形成网络结构，阻止水分进入涂层内部。有机氟为氟羧酸铵盐，含有与水性聚氨酯链相同的官能团，其水溶液可与水性聚氨酯乳液共混，氟羧酸铵盐在涂料成膜过程中迁移至涂层表面，也能降低乳液的表面张力。但是涂膜在水中浸泡24小时后吸水率已经超过7.1％，远远未到达浸水7天吸水率低于5％的标
准，并没有很好起到防水的效果。
[0007]CN110054941A公开了一种水性聚氨酯涂料组合物，在使用时无溶剂气味、不污染环境。该专利中的水性聚氨酯涂料组合物制得的涂层拉伸强度和断裂伸长率在标准状况下能满足要求，吸水率能做到10％以下，但其在涂料配方中所使用的丙二醇，具有保水的效果，并不能真实反映水性聚氨酯防水涂料的真实防水状态。
[0008]因此，需要一种能够避免在施工过程中存在可挥发性有机溶剂和潮湿环境影响的水性聚氨酯防水涂料，同时对同时具有改善的力学性能、低吸水率和提高的耐热/酸/碱性能的新型涂料存在需求。

技术实现思路

[0009]针对现有技术中存在的上述不足，本专利技术目的在于提供一种水性聚氨酯分散体及其制备方法，一种自交联型水性聚氨酯防水涂料。所述防水涂料能够避免在施工过程中存在可挥发性有机溶剂和潮湿环境影响，且同时具有优良的力学性能、耐热/酸/碱处理和低吸水率。
[0010]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0011]一种水性聚氨酯分散体，由包括以下组分的原料反应制备而成：
[0012]A)多异氰酸酯，19.80
‑
23.70％；
[0013]B)聚醚多元醇和/或聚醚一元醇，70.90
‑
73.60％；
[0014]C)小分子二元醇，1.00
‑
2.30％；
[0015]D)二羟基羧酸，1.40
‑
2.00％；
[0016]E)邻羰基苯硼酸酯化合物，0.20
‑
0.40％；
[0017]F)氨基化合物，1.00
‑
2.70％；
[0018]G)酰肼化合物，0.07
‑
0.14％；
[0019]以上述反应组分的总质量为100％计。
[0020]根据本专利技术提供的水性聚氨酯分散体，在一些示例中，所述组分A)多异氰酸酯选自芳香族多异氰酸酯、脂肪族多异氰酸酯、脂环族多异氰酸酯中的一种或多种，优选自1,4
‑
苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、1,4
‑
环己基二异氰酸酯中的一种或多种；更优选自甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或两种。
[0021]在一些示例中，所述组分B)聚醚多元醇和/或聚醚一元醇包括聚醚一元醇和聚醚二元醇中的一种或多种；优选地，所述组分B)聚醚多元醇和/或一元醇为聚醚一元醇和聚醚二元醇的混合物；更优选地，所述混合物中以其总质量为基准，聚醚一元醇的质量分数为1.20
‑
1.60％，所述聚醚二元醇的质量分数为98.40
‑
98.80％。
[0022]在一些优选示例中，所述聚醚一元醇为包含乙氧基的聚乙二醇单甲醚，所述聚醚一元醇的数均分子量优选为350
‑
4500g/mol，优选为520
‑
2200g/mol。
[0023]在一些优选示例中，所述聚醚二元醇为聚丙二醇、聚丁二醇中的一种或两种；所述聚醚二元醇的数均分子量优选为400
‑
4000g/mol，更优选为650
‑
3000g/mol，如蓝星东大的DL
‑
2000D、DL
‑
3000D，万华化学的2010D、2020D、2030，巴斯夫的PTMEG
‑
1000、PTMEG
‑
2000；优选地，所述聚醚二元醇为聚丙二醇和聚丁二醇中的混合
物，其中，聚丙二醇与聚丁二醇的的质量比为6:1
‑
3。
[0024]在一些示例中，所述组分C)小分子二元醇选自乙二醇、一缩二乙二醇、1,2
‑
丙二醇、1,4<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水性聚氨酯分散体，由包括以下组分的原料反应制备而成：A)多异氰酸酯，19.80
‑
23.70％；B)聚醚多元醇和/或聚醚一元醇，70.90
‑
73.60％；C)小分子二元醇，1.00
‑
2.30％；D)二羟基羧酸，1.40
‑
2.00％；E)邻羰基苯硼酸酯化合物，0.20
‑
0.40％；F)氨基化合物，1.00
‑
2.70％；G)酰肼化合物，0.07
‑
0.14％；以上述反应组分的总质量为100％计。2.根据权利要求1所述的水性聚氨酯分散体，其特征在于，所述组分B)聚醚多元醇和/或聚醚一元醇包括聚醚一元醇和聚醚二元醇中的一种或多种；优选地，所述组分B)聚醚多元醇和/或聚醚一元醇为聚醚一元醇和聚醚二元醇的混合物；更优选地，所述混合物中以其总质量为基准，聚醚一元醇的质量分数为1.20
‑
1.60％，所述聚醚二元醇的质量分数为98.40
‑
98.80％。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，所述聚醚一元醇为包含乙氧基的聚乙二醇单甲醚，所述聚醚一元醇的数均分子量优选为350
‑
4500g/mol，更优选为520
‑
2200g/mol；所述聚醚二元醇为聚丙二醇、聚丁二醇中的一种或两种；所述聚醚二元醇的数均分子量优选为400
‑
4000g/mol，更优选为650
‑
3000g/mol；优选地，所述聚醚二元醇为聚丙二醇和聚丁二醇中的混合物，其中，聚丙二醇与聚丁二醇的的质量比为6:1
‑
3。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的水性聚氨酯分散体，其特征在于，所述小分子二元醇选自乙二醇、一缩二乙二醇、1,2
‑
丙二醇、1,4
‑
丁二醇、1,6
‑
己二醇和新戊二醇中的一种或多种；和/或，所述组分D)二羟基羧酸选自二羟甲基乙酸、二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、二羟甲基琥珀酸的一种或多种。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的水性聚氨酯分散体，其特征在于，所述组分F)氨基化合物选自芳香族、脂肪族、脂环族多元胺中的一种或多种；优选自4,4
’‑
二氨基二苯甲烷、乙二胺、N
‑
羟乙基乙二胺、异佛尔酮二胺、1,6
‑
己二胺、4,4
’‑
二氨基二环己基甲烷、1,4
‑
二氨基环己烷中的一种或多种与二氨基硅氧化合物的混合物；更优选为乙二胺、N
‑
羟乙基乙二胺、异佛尔酮二胺中的一种或多种与二氨基硅氧烷化合物的混合物；优选地，所述二氨基硅氧烷化合物选自N
‑
(2
‑
氨乙基)
‑3‑
氨丙基
‑
甲基二甲氧基硅烷、N
‑
(2
‑
氨乙基)
‑3‑
氨丙基三甲氧基硅烷、N
‑
(2
‑
氨乙基)
‑3‑
氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种；更优选地，以所述F)氨基化合物的总质量为基准，二氨基硅氧烷化合物的质量分数为17.40
‑
33.50％。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的水性聚氨酯分散体，其特征在于，所述组分E)邻羰基苯硼酸酯化合物的结构通式如下：
...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩克，舒国玉，晋云全，王震，景传明，纪学顺，
申请(专利权)人：万华化学集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：