【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水性聚氨酯的，具体涉及高模量封闭型水性多异氰酸酯制备方法和应用。
技术介绍
1、传统溶剂型聚氨酯涂料在制备和施工过程中会产生大量挥发性有机化合物(voc)，危害动植物的生存环境和生命健康。随着环境保护的迫切需要，国家法律法规对涂料等产品的voc排放量进行了严格的管控。水性双组分聚氨酯涂料(2k-wpu)由于具有低voc排放、高性能的特点被广泛关注。水性双组分聚氨酯涂料的技术水平已经成为衡量一个企业乃至一个国家涂料竞争力的重要指标。
2、多异氰酸酯固化剂作为双组份聚氨酯涂料的组分之一，其水性化技术是对应聚氨酯涂料水性化的前提，其水分散性、贮存稳定性、nco％含量等的研究也逐渐成为2k-wpu涂料的研究热点。对2k-wpu关键组份之一的水性多异氰酸酯固化剂的关键技术进行研究开发，制备水分散性优异、储存时间长、与树脂相容性好、配漆表现佳等高性能的水性多异氰酸酯固化剂，对加快我国水性聚氨酯涂料在国内外的发展步伐、促进相关水性涂料的高质量产业化具有重要意义。
3、亲水改性多异氰酸酯的技术手段主要有两种：非离子改性和离子改性。非离子改性主要用含有羟基、氨基等带有异氰酸酯基团nco反应活性的活泼氢的聚醚类物质，此类改性水分散性多异氰酸酯已得到广泛使用，但是需要使用大量聚醚才能给予多异氰酸酯较好的水分散性，这就造成最终的涂料胶膜永久的亲水性，使得胶膜耐候性变差。
4、而离子改性多异氰酸酯则能很好地解决上述胶膜耐水性差的问题。其中主要采用的离子基团有羧基和磺酸基两类。专利cn106459332a和
技术实现思路
1、本专利技术目的在于提供一种高模量封闭型水性多异氰酸酯及其制备方法，该高模量封闭型水性多异氰酸酯具有较好的水可分散性，储存稳定性好，反应活性可控，与聚氨酯树脂具有较好的相容性，配漆成膜后的模量较高且制备方法工艺简单易操作。
2、本专利技术的第二个目的在于提供前述的高模量封闭型水性多异氰酸酯在制备水性聚氨酯涂料中的应用。
3、为实现专利技术的第一个目的，采用以下的技术方案：
4、一种高模量封闭型水性多异氰酸酯，所述高模量封闭型水性多异氰酸酯包括以下重量份数的原料制备得到：
5、
6、本专利技术中，所述的高模量封闭型水性多异氰酸酯，所述多异氰酸酯组分a)为平均异氰酸酯官能度为2.0-5.0，nco含量为7.0-32.0wt％的脂族、脂环族、芳脂族和/或芳族的多异氰酸酯或改性多异氰酸酯中的一种或多种。
7、作为一个优选的方案，所述多异氰酸酯组分是分子量在100-500、具有脂肪性、脂环性、芳脂性或者芳香性键接的二异氰酸酯，优选四亚甲基二异氰酸酯、五亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、十二亚甲基二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、4,4'-二环己基丙烷二异氰酸酯、1,4-苯二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,2'-和2,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、四甲基二甲苯基二异氰酸酯和对苯二甲基二异氰酸酯或这些二异氰酸酯的混合物；
8、作为一个优选的方案，多异氰酸酯组分为基于1,6-己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种的具有异氰脲酸酯基团的改性多异氰酸酯。
9、本专利技术中，所述的聚醚多元醇结构通式如下：
10、
11、其中，r表示为氢原子、或碳原子数1-12的烷基，如甲基、乙基等，更优选为氢原子或碳原子数1-4的烷基；a表示为氢原子或甲基；n表示氧化乙烯基或氧化丙烯基的重复数，n＝8～45，优选10～22。
12、本专利技术中使用的聚醚多元醇的数均分子量为500-2000，优选为500-1200。
13、本专利技术中，所述单元醇做封端剂，为c4-c12的羟基数为1的小分子单元醇，优选正丁醇、异丁醇、仲丁醇、正己醇、异辛醇、异戊醇中的一种或多种，优选正丁醇、异辛醇。
14、本专利技术中，所述小分子脂环族多元醇为1,4-环己基二甲醇、1,2-环己二醇、1,4-环己二醇中的一种或多种，优选1,4-环己烷二甲醇。
15、本专利技术中，所述羟基烷酸为包含直链的或支链的c6-c24链段脂肪酸的单元醇，优选12-羟基硬脂酸、6-羟基十二烷酸、11-羟基十六烷酸、10-羟基硬脂酸中的一种或多种，优选12-羟基硬脂酸、10-羟基硬脂酸。
16、本专利技术中，所述碱性中和剂为有机碱性小分子化合物和/或无机碱性小分子化合物，优选氢氧化钠、氢氧化钾、三乙胺、n,n-二甲基乙醇胺、二甲基环己胺、三乙醇胺、甲基二乙醇胺、二异丙醇胺、乙基二异丙胺、二异丙基环己基胺、n-甲基吗啉、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、氨水中的一种或多种，优选氢氧化钠、三乙胺、n,n-二甲基乙醇胺中的一种或多种，更优选氢氧化钠。
17、本专利技术所述的高模量封闭型水性多异氰酸酯的制备方法，包括如下各步骤：按照比例，
18、(1)将多异氰酸酯、聚醚多元醇、小分子脂环族多元醇、单元醇在催化剂存在下进行预聚反应，反应至体系中nco到达理论值，生成预聚体a；
19、(2)将丁酮肟滴加至预聚体a中进行封端反应，滴加结束后保温0.5-2h，得到封端产物；
20、(3)向步骤(2)的封端产物中加入羟基烷酸，反应至体系中nco到达理论值，然后加入碱性中和剂反应5～10min得到预聚体b；
21、(4)按照所需固含将去离子水滴加至预聚体b中进行分散，得到高模量封闭型水性多异氰酸酯。
22、本专利技术中用小分子脂环族多元醇进行扩链，由于脂肪环具有一定刚性，所以相较小分子脂肪族多元醇扩链，制备的封闭型水性多异氰酸酯与水性羟基丙烯酸分散体或含有羟基的水性聚氨酯搭配得到的漆膜有更高的模量。
23、本专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水性多异氰酸酯，包括以下重量份数的原料制备得到：
2.根据权利要求1所述的高模量封闭型水性多异氰酸酯，其特征在于，所述多异氰酸酯组分a)为平均异氰酸酯官能度为2.0-5.0，NCO含量为7.0-32.0wt％的脂族、脂环族、芳脂族、芳族的多异氰酸酯或改性多异氰酸酯中的一种或多种；
3.根据权利要求1或2所述的高模量封闭型水性多异氰酸酯，其特征在于，所述的聚醚多元醇结构通式如下：
4.根据权利要求1-3任一项所述的高模量封闭型水性多异氰酸酯，其特征在于，所述聚醚多元醇的数均分子量为500-2000，优选为500-1200。
5.根据权利要求1-4任一项所述的高模量封闭型水性多异氰酸酯，其特征在于，所述单元醇做封端剂，为C4-C12的羟基数为1的小分子单元醇，优选正丁醇、异丁醇、仲丁醇、正己醇、异辛醇、异戊醇中的一种或多种，优选正丁醇、异辛醇。
6.根据权利要求1-5任一项所述的高模量封闭型水性多异氰酸酯，其特征在于，所述小分子脂环族多元醇为1,4-环己基二甲醇、1,2-环己二醇、1,4-环己二醇中的一种或多种，优选
7.根据权利要求1-6任一项所述的高模量封闭型水性多异氰酸酯，其特征在于，所述羟基烷酸为包含直链的或支链的C6-C24链段脂肪酸的单元醇，优选12-羟基硬脂酸、6-羟基十二烷酸、11-羟基十六烷酸、10-羟基硬脂酸中的一种或多种，优选12-羟基硬脂酸、10-羟基硬脂酸。
8.一种权利要求1-7任一项所述的高模量封闭型水性多异氰酸酯的制备方法，包括如下各步骤：按照比例，
9.一种水性多异氰酸酯双组分体系，包含权利要求1-7任一项所述高模量封闭型水性多异氰酸酯和水性羟基丙烯酸分散体或含有羟基的水性聚氨酯。
10.一种高模量封闭型水性多异氰酸酯的用途，其特征在于，权利要求1-8任一项所述的高模量封闭型水性多异氰酸酯用作双组分水性体系中的固化剂组分，优选用于双组分水性玻纤浸润剂的固化剂。
...【技术特征摘要】
1.一种水性多异氰酸酯，包括以下重量份数的原料制备得到：
2.根据权利要求1所述的高模量封闭型水性多异氰酸酯，其特征在于，所述多异氰酸酯组分a)为平均异氰酸酯官能度为2.0-5.0，nco含量为7.0-32.0wt％的脂族、脂环族、芳脂族、芳族的多异氰酸酯或改性多异氰酸酯中的一种或多种；
3.根据权利要求1或2所述的高模量封闭型水性多异氰酸酯，其特征在于，所述的聚醚多元醇结构通式如下：
4.根据权利要求1-3任一项所述的高模量封闭型水性多异氰酸酯，其特征在于，所述聚醚多元醇的数均分子量为500-2000，优选为500-1200。
5.根据权利要求1-4任一项所述的高模量封闭型水性多异氰酸酯，其特征在于，所述单元醇做封端剂，为c4-c12的羟基数为1的小分子单元醇，优选正丁醇、异丁醇、仲丁醇、正己醇、异辛醇、异戊醇中的一种或多种，优选正丁醇、异辛醇。
6.根据权利要求1-5任一项所述的高模量封闭型水性多异氰酸...
【专利技术属性】
技术研发人员：亓淑源，晋云全，纪学顺，曹玉阳，周操，李燕，孙家宽，
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：
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