一种树枝状水性环氧改性聚氨酯树脂的制备工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种树枝状水性环氧改性聚氨酯树脂的制备工艺，其特征在于：先向反应容器中加入合成的所述环氧改性聚合物、五亚甲基二异氰酸酯、大分子二元醇，保温反应2～6h，得到NCO封端的预聚物。加入合成的所述树枝状树脂、二羟甲基丙酸、小分子二元醇、催化剂，在N2保护下升温至65～85℃，NCO含量为0时，将预聚物冷却至50～60℃，加入有机胺，反应0.5～1h，加入丙酮以降低粘度；将上述产物加入去离子水，最后，旋蒸去除丙酮以获得树枝状水性环氧改性聚氨酯树脂。本发明专利技术制备的树枝状水性环氧改性聚氨酯树脂在附着力、耐溶剂性、耐水性、力学性能、表面光泽度、手感等方面都不低于溶剂型聚氨酯，成本低，利于市场推广。利于市场推广。

【技术实现步骤摘要】
一种树枝状水性环氧改性聚氨酯树脂的制备工艺


[0001]本专利技术属于高分子树脂
，具体涉及一种树枝状水性环氧改性聚氨酯树脂的制备工艺。

技术介绍

[0002]双组分水性聚氨酯涂料作为一种环保涂料，是由水性聚氨酯树脂与水性多异氰酸酯固化剂制备而成，其具有低VOC、施工性能可调、柔韧性好等优越性能，另外，水性聚氨酯涂料在制备、储存、运输和涂装过程中避免了燃烧或爆炸，满足了安全和环保的迫切要求。水性聚氨酯涂料与基材结合在一起主要依靠聚氨酯分子间形成的氢键、和范德华力等作用力，附着力一般并不理想；此外水性聚氨酯分子结构中的线性分子有较强结晶性，成膜后交联密度较低。另外，水性聚氨酯在制备过程中引入了少量亲水基团，故涂层耐水性能一般不高。因此，水性聚氨酯涂膜的附着力、耐水性、耐溶剂性，在一定领域的使用中受到了限制。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是：一种树枝状水性环氧改性聚氨酯树脂的制备工艺，制得的聚氨酯树脂有较好的附着力、耐溶剂性以及耐水性能。
[0004]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种树枝状水性环氧改性聚氨酯树脂的制备工艺，包括以下步骤：
[0005](1)制备环氧改性聚合物：向反应器中，加入大分子二元醇、酸酐，升温至60～130℃；加入环氧树脂、催化剂，所述催化剂为三苯基膦、四丁基溴化铵、四甲基氯化铵、N,N
‑
二甲基苄胺中的一种或几种，然后升温至90～140℃，得环氧改性聚合物；
[0006](2)制备树枝状树脂：向反应器中加入甲醇、多元胺和丙烯酸酯单体，在N2保护下升温至30～45℃，保温反应20～35h，减压蒸馏、真空干燥，制得树枝状树脂的中间产物；然后加入醇胺、甲醇，并在N2保护下升温至30～45℃，保温反应30～45h，减压蒸馏、过滤、真空干燥，制得树枝状树脂；
[0007](3)制备聚氨酯树脂：向反应容器中加入合成的环氧改性聚合物、五亚甲基二异氰酸酯、大分子二元醇，N2保护下升温至65～85℃，保温反应2～6h，得到NCO封端的预聚物；加入合成的所述树枝状树脂、二羟甲基丙酸、小分子二元醇、催化剂，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、异辛酸铋中的一种，在N2保护下升温至65～85℃，保温反应2～8h，然后将预聚物冷却至50～60℃，并加入有机胺，反应0.5～1h，再加入丙酮以降低粘度；将上述产物加入去离子水，高速分散0.5～2h，最后，在45～60℃下旋蒸去除丙酮以获得树枝状水性环氧改性聚氨酯树脂。
[0008]进一步的，制备环氧改性聚合物中所述大分子二元醇、酸酐及环氧树脂的摩尔比为1:(1～1.2)：(0.3～0.6)。
[0009]进一步的，制备树枝状树脂中所述多元胺、丙烯酸酯单体及醇胺的摩尔比为1:(3～7)：(3～9)。
[0010]进一步的，制备聚氨酯树脂中所述环氧改性聚合物、五亚甲基二异氰酸酯、大分子二元醇、树枝状树脂、二羟甲基丙酸、小分子二元醇、催化剂、有机胺、丙酮及去离子水的重量比为(10～50)：(25～65)：(20～80)：(5～7)：(5～7)：(9～15)：(0.03～0.15)：(3.5～5.5)：(20～60)：(150～250)。
[0011]进一步的，所述催化剂的用量为所述大分子二元醇、所述酸酐及所述环氧树脂总重量的0.1～0.8％。
[0012]进一步的，所述多元胺为乙二胺、二乙撑三胺、三乙撑四胺中的一种。
[0013]进一步的，所述丙烯酸酯单体为1、6
‑
己二醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种。
[0014]进一步的，所述醇胺为乙醇胺、二乙醇胺中的一种。
[0015]进一步的，所述小分子二元醇为1,6
‑
己二醇、1,4
‑
丁二醇、甲基丙二醇、丙二醇的一种或多种。
[0016]进一步的，所述大分子二元醇为聚醚二元醇、聚酯二元醇中的一种或几种。
[0017]本专利技术的有益效果是：
[0018]本专利技术制备的树枝状水性环氧改性聚氨酯树脂添加有环氧改性聚合物以及树枝状树脂；其中环氧改性聚合物是采用环氧树脂为原料合成环氧改性聚合物，其制备的环氧改性聚合物在与异氰酸酯共聚后，可以提高聚氨酯树脂的交联度，进而提高聚氨酯乳液的稳定性，以及可以提高聚氨酯乳液形成涂膜的附着力、耐溶剂及耐水性。此外本专利技术添加有树枝状树脂，树枝状树脂具有较低的熔融粘度、优良的溶解性、易成膜、功能多样化及对基材的高附着力，与传统的相同分子量的线性大分子相比较，其不易结晶，由于分子结构中含有较多羟基，可以多维度参与体系的交联作用，改变涂层的交联结构，更好的优化聚氨酯乳液的物理及化学性能。本专利技术使用来源于生物质资源的五亚甲基二异氰酸酯作为原料，使用五亚甲基二异氰酸酯作为硬段时，由于其分子中拥有更高的异氰酸酯比例，因此具有更低的原料消耗，同时所制得的涂层成膜速度快，硬度较高。
具体实施方式
[0019]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本专利技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。
[0020]本专利技术提供了一种树枝状水性环氧改性聚氨酯树脂的制备工艺，本专利技术合成的水性聚氨酯树脂用作与水性多异氰酸酯固化剂制备双组分水性聚氨酯涂料。
[0021]本专利技术中聚氨酯树脂的制备工艺如下所示：
[0022]在反应容器中，加入环氧改性聚合物、五亚甲基二异氰酸酯、大分子二元醇，N2保护下升温至65～85℃，保温反应2～6h，得到NCO封端的预聚物。之后，加入树枝状树脂、二羟甲基丙酸、小分子二元醇、催化剂；在N2保护下升温至65～85℃，保温反应2～8h，NCO含量为0时，将预聚物冷却至50～60℃，并加入有机胺，反应0.5～1h。中和过程中，加入丙酮以降低粘度。将上述产物加入去离子水，高速分散0.5～2h。最后，在45～60℃下旋蒸去除丙酮以获得树枝状水性环氧改性聚氨酯树脂。其中，环氧改性聚合物、五亚甲基二异氰酸酯、大分子二元醇、树枝状树脂、二羟甲基丙酸、小分子二元醇、催化剂、有机胺、丙酮及去离子水的重量比为(10～50)：(25～65)：(20～80)：(5～7)：(5～7)：(9～15)：(0.03～0.15)：(3.5～
5.5)：(20～60)：(150～250)。
[0023]其中，上述大分子二元醇分子量为100
‑
4000范围内，具体地，上述大分子二元醇为聚醚二元醇、聚酯二元醇中的至少一种；聚醚二元醇为PPG
‑
600、N210、N204、PTMG中的至少一种；所述聚酯二元醇为POL
‑
2112、PCDL、PCL中的至少一种；所述小分子二元醇为1,6
‑
己二醇、1,4
‑
丁二醇、甲基丙二醇及丙二醇的一种或多种的组合；催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、异辛酸铋中的一种；有机胺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种树枝状水性环氧改性聚氨酯树脂的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备环氧改性聚合物：向反应器中，加入大分子二元醇、酸酐，升温至60～130℃；加入环氧树脂、催化剂，所述催化剂为三苯基膦、四丁基溴化铵、四甲基氯化铵、N,N
‑
二甲基苄胺中的一种或几种，然后升温至90～140℃，得环氧改性聚合物；(2)制备树枝状树脂：向反应器中加入甲醇、多元胺和丙烯酸酯单体，在N2保护下升温至30～45℃，保温反应20～35h，减压蒸馏、真空干燥，制得树枝状树脂的中间产物；然后加入醇胺、甲醇，并在N2保护下升温至30～45℃，保温反应30～45h，减压蒸馏、过滤、真空干燥，制得树枝状树脂；(3)制备聚氨酯树脂：向反应容器中加入合成的环氧改性聚合物、五亚甲基二异氰酸酯、大分子二元醇，N2保护下升温至65～85℃，保温反应2～6h，得到NCO封端的预聚物；加入合成的所述树枝状树脂、二羟甲基丙酸、小分子二元醇、催化剂，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、异辛酸铋中的一种，在N2保护下升温至65～85℃，保温反应2～8h，然后将预聚物冷却至50～60℃，并加入有机胺，反应0.5～1h，再加入丙酮以降低粘度；将上述产物加入去离子水，高速分散0.5～2h，最后，在45～60℃下旋蒸去除丙酮以获得树枝状水性环氧改性聚氨酯树脂。2.根据权利要求1所述的一种树枝状水性环氧改性聚氨酯树脂的制备工艺，其特征在于，制备环氧改性聚合物中所述大分子二元醇、酸酐及环氧树脂的摩尔比为1:(1～1.2)：(0.3～0.6)。3.根据权利要求1所述的一种树枝状水性环氧改性聚氨酯树脂的制备工艺，其特征在于，制备树枝状树脂中所述多元胺、丙烯酸酯单...

【专利技术属性】
技术研发人员：史立平，王亚鑫，谭伟民，雒新亮，饶兴兴，郁飞，汪辉辉，
申请(专利权)人：中海油能源发展股份有限公司中海油常州环保涂料有限公司，
类型：发明
国别省市：