一种醇溶性聚氨酯涂料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种醇溶性聚氨酯涂料的制备方法，包括以下步骤：１）将平均分子量为５００～５０００的聚醚或聚酯多元醇经过脱水处理，与多异氰酸酯按照多异氰酸酯中含有的异氰酸根：聚醚或聚酯多元醇中含有的羟基摩尔比为１．１～１．４∶１投料反应，形成含端异氰酸酯基的聚氨酯预聚体；２）步骤１）所得产物不经分离直接加入分子量在１００～１００００之间的环氧乙烷低聚物或聚合物，进行封端反应，随着反应进行，体系粘度增加，加入适量乙醇以降低体系粘度，充分反应后得到透明的醇溶性聚氨酯涂料。本发明专利技术合成操作工艺简单，所得涂料稳定性好，不含有毒溶剂，对人体和环境无污染，适应于对涂层固化时间、涂层视觉效果和环保标准有较高要求的场所。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术公开了。(二)
技术介绍
在玻璃表面涂上一层透明隔热涂料是实现建筑或交通工具节能的重要途径。聚氨 酯因具有优良的硬度、耐磨性、附着力、耐候性、柔韧性、耐热性以及极佳的透明性而成为理 想的玻璃用涂料基体树脂。水性聚氨酯涂料由于以水为分散介质(而非有机溶剂)，在成膜 过程中只是水分挥发到环境中，符合环保要求，且施工简单，因而倍受青睐。但在实际涂装 (淋涂或喷涂)过程中，由于水分挥发慢(干燥时间长)、涂装环境差而使最终涂膜的表面 或黏附灰尘，或厚薄不均，极大地影响玻璃的视觉效果。醇溶性聚氨酯既保留了环境友好的 优势，又解决了涂料干燥时间过长、涂膜在干燥过程中易被灰尘污染的问题。(三)
技术实现思路
本专利技术的目的是合成一种以乙醇作为溶剂的聚氨酯涂料，取代以水为分散介质的 水性聚氨酯涂料，作为玻璃用透明隔热涂料的基体树脂，避免产品在涂装过程中由于水份 挥发慢而引起的涂层表面的粉尘污染和厚薄不均(淋涂时)问题。 为达到上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案 —种醇溶性聚氨酯涂料的制备方法，包括以下步骤 1)将平均分子量为500 5000的聚醚或聚酯多元醇经过脱水处理，与多异氰酸酯 按照多异氰酸酯中含有的异氰酸根(-nco):聚醚或聚酯多元醇中含有的羟基(-0h)摩尔比为l. 1 1.4 : l投料反应，形成含端异氰酸酯基的聚氨酯预聚体； 2)步骤1)所得产物不经分离直接加入结构如式(i)所示的分子量在100 10000之间的环氧乙烷低聚物或聚合物，进行封端反应，随着反应进行，体系粘度增加，加入适量 乙醇以降低体系粘度，保证搅拌的进行，充分反应后得到透明的醇溶性聚氨酯涂料，本领域技术人员可根据实际需要调整醇溶性聚氨酯涂料的浓度；式(i)中，W、r2中至少有一个为 能与异氰酸酯基反应的活泼基团，所述活泼基团优选下列之一 羟基、氨基、羧基。当只有一 个基团是羟基、氨基或者羧基等能与异氰酸酯基反应的活泼基团时，另一个基团可以是不 容易与异氰酸酯基反应的普通基团；环氧乙烷低聚物或聚合物的加入量以其含有的活性端 基能完全中和掉步骤1中剩余的端异氰酸酯基(-nc0)为准。 r1~eCH2ch2(H^ch2ch2—r2 (1) 下面对上述技术方案做进一步说明。 本专利技术步骤1)中，所述的平均分子量为500 5000的聚醚或聚酯多元醇选自下 列之一 聚醚二醇、聚酯二醇、聚醚三醇、低支化度聚酯多元醇、聚碳酸酯二醇。优选所述的 聚醚或聚酯多元醇为聚醚二醇或聚酯二醇。其中对于聚醚或聚酯多元醇应满足平均分子量为500 5000为宜，且应根据所需产物的要求来选择合适的多元醇，优选分子量为1000 32000。所述的脱水处理是指在真空状态下( -0. OlMPa)加热至40_150°C ，并保持0. 5_5h。 所述的多异氰酸酯主要包括芳香族异氰酸酯、脂肪族异氰酸酯、脂环族异氰酸酯， 优选下列之一 甲苯二异氰酸酯(TDI)、1，6-己基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯 (IPDI)。 本专利技术推荐步骤1)所述的平均分子量为500 5000的聚醚或聚酯多元醇与多异 氰酸酯反应按照如下进行在氮气保护下，经过脱水处理的聚醚或聚酯多元醇与多异氰酸 酯在搅拌状态下于70-10(TC反应0. 5-2h。 进一步，在实际生产中，还可根据不同的需要，在预聚物合成过程中加入扩链剂等 其它助剂。比如，在步骤l)制得的产物中，先加入扩链剂进行扩链反应，再加入环氧乙烷低 聚物或聚合物进行封端反应；所述的扩链剂可以是含羧基的二元醇，优选为二羟甲基丙酸 (DMPA)或酒石酸。所述扩链剂的加入量一般以使得扩链反应得到的产物中羧基含量为2 8%为宜。 本专利技术步骤1)制得含端异氰酸酯基的聚氨酯预聚体，所述的端异氰酸酯基，是 指聚氨酯预聚体分子链两端的基团为异氰酸根(-NCO)。 本专利技术步骤2)中，所述的式(I)所示的环氧乙烷低聚物或聚合物的分子量优选 400 4000。所述的环氧乙烷低聚物或聚合物优选聚乙二醇(PEG)。 步骤2)所述的封端反应的反应温度推荐为60-12(TC，反应时间推荐为0. 1 2小 时。 所述的封端反应，随着反应进行，产物分子量增加，体系粘度增加，不利于搅拌和反应继续进行，添加适量乙醇可降低体系粘度，确保反应持续顺利进行。 进一步，步骤2)在充分反应后得到透明的产物，可将其进一步提纯，所述的提纯可采用如下方法将充分反应后所得产物倒入大量水中(2-10倍于产物溶液体积)，边搅拌边倒入，然后停止搅拌，析出固体；抽滤后再将固体溶解于乙醇中，得到透明溶液；重复上述操作以彻底除去未反应的环氧乙烷低聚物或聚合物，得到提纯的产物。 本专利技术制得的醇溶性聚氨酯涂料，可应用于玻璃表面，通过在玻璃表面淋涂或喷涂醇溶性聚氨酯，干燥后即得透明聚氨酯涂层。 所述的淋涂是指在竖着的玻璃板表面用自然流淌的方式挂上一薄层聚氨酯涂料； 所述的喷涂是指在平放的玻璃板表面喷洒一薄层聚氨酯涂料。所述的干燥是指自然晾干或 适当烘干。 本专利技术可采用核磁共振波谱谱仪(NMR)、接触角分析仪(CA)、涂膜铅笔划痕硬度 仪等手段来对醇溶性聚氨酯涂料及其涂层的有关性能进行表征。具体来说，聚合物中所含 有的官能团由NMR测得的核磁谱图来表征。所得涂层的力学强度由涂膜铅笔划痕硬度仪测 得的硬度等级来表征。所得涂层的附着力根据漆膜划格器在涂膜上划下十字后所掉落 的格数来评定。所得涂层的耐水性通过在水中浸泡24小时后所看到的现象来表征。 与现有技术相比，本专利技术的优势在于合成操作工艺简单。所得涂料稳定性好，不 含有毒溶剂，对人体和环境无污染。本专利技术适应于对涂层固化时间、涂层视觉效果和环保标 准有较高要求的场所。4(四) 附图说明 图1是以分子量为400的PEG (PEG_400，下同)封端的醇溶性产物照片。 图2是以分子量为4000的PEG (PEG_4000，下同)封端的醇溶性产物照片。 图3是以PEG-400封端的醇溶性产物的NMR氢谱图。 图4是以PEG-4000封端的醇溶性产物的NMR氢谱图。 图5是水滴在以PEG-400封端的产物制得的涂层表面的形状图。 图6是以PEG-400封端的产物制得的涂层表面的水接触角随时间变化的图。 图7是水滴在以PEG-4000封端的产物制得的涂层表面的形状图。 图8是以PEG-4000封端的产物制得的涂层表面的水接触角随时间变化的图。 图9是在预聚体合成中加入亲水扩链剂DMPA，以PEG-4000封端的醇溶性产物照片。 图10是在预聚体合成中加入亲水扩链剂DMPA，以PEG-4000封端的醇溶性产物的NMR氢谱图。 图11是在预聚体合成中加入亲水扩链剂DMPA，以PEG-4000封端的醇溶性产物的 涂层表面上水滴形状图。 图12是在预聚体合成中加入亲水扩链剂DMPA，以PEG-4000封端的醇溶性产物的 涂层表面接触角随时间变化图。(五) 具体实施例方式以下以具体实施例进一步说明本专利技术的技术方案，但这些实施例并不用来限制本 专利技术。 实施例1 合成过程 1.称取聚四氢呋喃醚二醇(PTMEG，分子量Mn = 1000)约26g放入三口烧瓶中； 2.将三口瓶放入真空干燥箱中加热至12(TC抽真空2h，干燥去除水分后准确称量 25g; 3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种醇溶性聚氨酯涂料的制备方法，包括以下步骤：　　１）将平均分子量为５００～５０００的聚醚或聚酯多元醇经过脱水处理，与多异氰酸酯按照多异氰酸酯中含有的异氰酸根∶聚醚或聚酯多元醇中含有的羟基摩尔比为１．１～１．４∶１投料反应，形成含端异氰酸酯基的聚氨酯预聚体；　　２）步骤１）所得产物不经分离直接加入结构如式（Ⅰ）所示的分子量在１００～１００００之间的环氧乙烷低聚物或聚合物，进行封端反应，随着反应进行，体系粘度增加，加入适量乙醇以降低体系粘度，充分反应后得到透明的醇溶性聚氨酯涂料；式（Ⅰ）中，Ｒ↑［１］、Ｒ↑［２］中至少有一个为下列基团之一：羟基、氨基、羧基；　　Ｒ↑［１］－（－ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］Ｏ－）↓［ｎ］－ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］－Ｒ↑［２］　（Ⅰ）。

【技术特征摘要】
一种醇溶性聚氨酯涂料的制备方法，包括以下步骤1)将平均分子量为500～5000的聚醚或聚酯多元醇经过脱水处理，与多异氰酸酯按照多异氰酸酯中含有的异氰酸根∶聚醚或聚酯多元醇中含有的羟基摩尔比为1.1～1.4∶1投料反应，形成含端异氰酸酯基的聚氨酯预聚体；2)步骤1)所得产物不经分离直接加入结构如式(I)所示的分子量在100～10000之间的环氧乙烷低聚物或聚合物，进行封端反应，随着反应进行，体系粘度增加，加入适量乙醇以降低体系粘度，充分反应后得到透明的醇溶性聚氨酯涂料；式(I)中，R1、R2中至少有一个为下列基团之一羟基、氨基、羧基；F2009101556729C00011.tif2. 如权利要求1所述的醇溶性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于所述的聚醚或聚酯多元醇选自下列之一 聚醚二醇、聚酯二醇、聚醚三醇、低支化度聚酯多元醇、聚碳酸酯二醇。3. 如权利要求2所述的醇溶性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于所述的聚醚或聚酯 多元醇为聚醚二醇或聚酯二醇。4. 如权利要求1所述的醇溶性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于所述的多异氰酸酯选自下列之一 甲苯二异氰酸酯、1，6-己基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯。5. 如权利要求1 4之一所述的醇溶性聚氨酯涂料的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯杰，钱欣，姚俊玲，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]