一种生物基空气固化型水性聚氨酯脲树脂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及高性能环保涂料技术领域，尤其涉及一种生物基空气固化型水性聚氨酯脲树脂及其制备方法。该水性聚氨酯脲树脂的原料组成包括醇酸树脂、聚醚多元醇、二异氰酸酯、二羟甲基丙酸/二羟甲基丁酸、苯胺低聚体、胺类扩链剂、溶剂、中和剂、水，其制备方法为二异氰酸酯单体与醇酸树脂、聚醚多元醇和二羟甲基丙酸反应，再加入苯胺低聚体进行一次扩链并中和，最后使用胺类扩链剂进行二次扩链并分散于水中。本发明专利技术制备的生物基空气固化型水性聚氨酯脲树脂固含不低于35％、溶剂含量不高于6％、50℃热储时间长达6个月、黏度低，由其制备的涂层具有快干、硬度高和防腐蚀性优异等性能。硬度高和防腐蚀性优异等性能。

【技术实现步骤摘要】
一种生物基空气固化型水性聚氨酯脲树脂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高性能环保涂料
，尤其涉及一种生物基空气固化型水性聚氨酯脲树脂及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着工业的发展，环境污染问题越来越困扰着人类，所以发展环保涂料是大趋势。解决涂料对环境污染问题的根本途径是发展无溶剂涂料、水性涂料、粉末涂料和高固体分涂料。随着人们环保意识的增强和环保法规的日趋严格，水性涂料已成为环保型涂料的主要发展方向之一，水性涂料由于全部或大部分用水取代了有机溶剂，因而降低了对环境的污染。
[0003]醇酸树脂是一种重要的涂料用树脂，其单体来源丰富、价格低、品种多、配方变化大、方便化学改性且性能好；醇酸树脂既可配制单组分自干漆，也可以配制双组分自干(如聚氨酯漆)或氨基烤漆。因此自醇酸树脂开发以来，醇酸树脂在涂料工业一直占有重要的地位。
[0004]但是，同其他溶剂型涂料一样，溶剂型醇酸涂料含有大量的溶剂(>25％)，因此在生产、施工过程中严重危害大气环境和操作人员健康。此外，由于醇酸树脂分子结构中酯基易水解，导致醇酸树脂的耐水性差，同时，自干后的水性醇酸树脂存在漆膜较软的缺陷，从而限制了水性醇酸树脂应用范围和发展空间。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种生物基空气固化型水性聚氨酯脲树脂及其制备方法，以解决现有技术存在的缺陷。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种生物基空气固化型水性聚氨酯脲树脂，由包括以下重量份数的原料制备得到：
[0008]醇酸树脂15～25份、异氰酸酯单体6～15份、聚醚多元醇0～4份、二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸1.5～3份、溶剂4～6份、催化剂0.01～0.1份、苯胺低聚体0.05～0.25份、胺类扩链剂0.6～3份、中和剂0.8～2份、水50～60份。
[0009]优选的，所述醇酸树脂中所含的脂肪酸为不饱和脂肪酸，所述不饱和脂肪酸为豆油脂肪酸、油酸、亚麻油酸、亚油酸、亚麻酸、桐油酸、椰子油酸中的一种或多种；且所述醇酸树脂的醇酸常数不低于1.08、醇酸比不高于1.3，酸值不低于3mg KOH/g。
[0010]优选的，所述异氰酸酯单体为甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、对苯二亚甲基二异氰酸酯、己二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、4,4'
‑
二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种。
[0011]优选的，所述聚醚多元醇为N204、N210、N220、N230、N240中的一种或多种。
[0012]优选的，所述溶剂为丙酮、N
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甲基吡咯烷酮、甲基异丁基酮、N,N
‑
二甲基甲酰胺、二
甲基亚砜中的一种或多种；所述催化剂为二氮杂二环辛烷、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中的一种或多种。
[0013]优选的，所述中和剂为三乙胺。
[0014]优选的，所述苯胺低聚体为苯胺三聚体、苯胺四聚体、苯胺五聚体、磺化苯胺三聚体中的一种或多种；所述胺类扩链剂为乙二胺、异佛尔酮二胺、二乙烯三胺中的一种或多种。
[0015]本专利技术还提供了一种上述生物基空气固化型水性聚氨酯脲树脂的制备方法，包括以下步骤：
[0016](1)将醇酸树脂、聚醚多元醇、催化剂和异氰酸酯单体混合，升温至90～95℃进行反应；
[0017]或者，将醇酸树脂、催化剂和异氰酸酯单体混合，升温至90～95℃进行反应；
[0018](2)当NCO含量剩余8～10％时，降温至70～80℃加入二羟甲基丙酸/二羟甲基丁酸和溶剂，并升温至90～95℃继续反应；
[0019](3)待NCO含量剩余3～5％时，降温至50～60℃加入剩余溶剂和苯胺低聚体进行一次扩链，并继续降温至45～50℃加入中和剂中和0.5～1h，得到树脂溶液；
[0020](4)将树脂溶液倒入冰水中分散并加入胺类扩链剂进行二次扩链即得生物基空气固化型水性聚氨酯脲树脂。
[0021]优选的，所述步骤(2)加入的溶剂为溶剂总量的75～85％。
[0022]经由上述技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有如下的有益效果：
[0023](1)本专利技术制备的生物基空气固化型水性聚氨酯脲树脂不含表面活性剂，依靠自身所带的羧基中和后分散于水中，具有优异的热储存稳定性。
[0024](2)本专利技术制备的生物基空气固化型水性聚氨酯脲树脂中含有大量的氨基甲酸酯键和脲键，可以形成一定量的氢键，使醇酸树脂的干燥速率和硬度等性能有所提升。
[0025](3)本专利技术制备的生物基空气固化型水性聚氨酯脲树脂中引入氧气交联的醇酸树脂，有利于改善生物基空气固化型水性聚氨酯脲树脂的硬度、干速和防腐性能。
[0026](4)本专利技术制备的生物基空气固化型水性聚氨酯脲树脂中引入具有金属钝化能力的苯胺低聚体作为扩链剂，有利于改善生物基空气固化型水性聚氨酯脲树脂的防腐性能和硬度。
[0027](5)由生物基空气固化型水性聚氨酯脲树脂制备的涂料适用于大规模的民用涂料领域与工业涂料领域，例如：钢结构涂料、农用机械涂料、金属机械零部件涂料、木器涂料、室内水管涂料等。
具体实施方式
[0028]本专利技术提供了一种生物基空气固化型水性聚氨酯脲树脂，由包括以下重量份数的原料制备得到：
[0029]醇酸树脂15～25份、异氰酸酯单体6～15份、聚醚多元醇0～4份、二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸1.5～3份、溶剂4～6份、催化剂0.01～0.1份、苯胺低聚体0.05～0.25份、胺类扩链剂0.6～3份、中和剂0.8～2份、水50～60份，优选为醇酸树脂18～22份、异氰酸酯单体8
～13份、聚醚多元醇0.2～3份、二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸1.8～2.8份、溶剂4.5～5.5份、催化剂0.04～0.08份、苯胺低聚体0.08～0.22份、胺类扩链剂0.9～2.5份、中和剂1～1.5份、水52～56份。
[0030]在本专利技术中，所述醇酸树脂中所含的脂肪酸为不饱和脂肪酸，所述不饱和脂肪酸为豆油脂肪酸、油酸、亚麻油酸、亚油酸、亚麻酸、桐油酸、椰子油酸中的一种或多种，优选为豆油脂肪酸、油酸、亚麻油酸、亚油酸、亚麻酸、桐油酸中的一种或多种；且所述醇酸树脂的醇酸常数不低于1.08，优选为不低于1.1，醇酸比不高于1.3，优选为不高于1.2，酸值不低于3mg KOH/g，优选为不低于3.2mg KOH/g。
[0031]在本专利技术中，所述醇酸树脂的制备方法为：
[0032]将脂肪酸、多元酸、多元醇、抗氧剂、催化剂和溶剂按照质量比为50～55:20～23:24～28:0.05～0.15:0.1～0.3:3～7混合，在氮气氛围下升温至180～185℃，恒温反应0.8～1.2h，继续升温至220～225℃，恒温反应至酸值小于6mgKOH/g后，降温，真空抽出二甲苯溶剂后出料，即得基础醇酸树脂，优选为将脂肪酸、多元酸、多元醇、抗氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物基空气固化型水性聚氨酯脲树脂，其特征在于，由包括以下重量份数的原料制备得到：醇酸树脂15～25份、异氰酸酯单体6～15份、聚醚多元醇0～4份、二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸1.5～3份、溶剂4～6份、催化剂0.01
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0.1份、苯胺低聚体0.05～0.25份、胺类扩链剂0.6～3份、中和剂0.8～2份、水50～60份。2.根据权利要求1所述的一种生物基空气固化型水性聚氨酯脲树脂，其特征在于，所述醇酸树脂中所含的脂肪酸为不饱和脂肪酸，所述不饱和脂肪酸为豆油脂肪酸、油酸、亚麻油酸、亚油酸、亚麻酸、桐油酸、椰子油酸中的一种或多种；且所述醇酸树脂的醇酸常数不低于1.08、醇酸比不高于1.3，酸值不低于3mg KOH/g。3.根据权利要求1或2所述的一种生物基空气固化型水性聚氨酯脲树脂，其特征在于，所述异氰酸酯单体为甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、对苯二亚甲基二异氰酸酯、己二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、4,4'
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二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的一种生物基空气固化型水性聚氨酯脲树脂，其特征在于，所述聚醚多元醇为N204、N210、N220、N230、N240中的一种或多种。5.根据权利要求1、2或4所述的一种生物基空气固化型水性聚氨酯脲树脂，其特征在于，所述溶剂为丙酮、N
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甲基吡咯烷酮、甲基异丁基酮、...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓煜东，闫磊，
申请(专利权)人：江苏富琪森新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：