一種高固含陰離子型水性聚氨酯分散體的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于化工涂料領域，具體涉及一種高硬度、高固含陰離子型水性聚氨酯的 制備方法。
【背景技術】
[0002] 21世紀涂料的發展方向即為綠色環保型涂料，主要包括高固體分涂料、水性涂料、 粉末涂料和輻射固化涂料，其中以水性聚氨酯分散體為基料的水性涂料發展迅速，可廣泛 適用于木材、金屬及塑料的涂飾。水性聚氨酯（WPU)是指以水代替有機溶劑作為分散介質， 其乳液中不含或含極少量的有機溶劑。
[0003] 目前國內市場上使用的水性聚氨酯分散體固含量較低，其固體質量分數通常在 30%左右，固含量偏低會增加產品的包裝和運輸費用，同時施工效率低，嚴重影響了其在某 些領域的應用。由于高固含隨之帶來的問題是樹脂粘度變大，會在生產運輸方面造成很大 的困難，因此生產出高固含低粘度的水性聚氨酯分散體是目前重要的研究課題。
【發明內容】
[0004] 本發明旨在提供一種性能優良的高硬度、高固含水性聚氨酯分散體的制備方法， 該方法制備的樹脂具有較高的耐溶劑性、耐水性和貯存穩定性，光澤高、硬度好，并且固含 量能達到42%以上，粘度較低。
[0005] 為達到上述目的采用的技術方案如下：
[0006] -種高固含陰離子水性聚氨酯分散體的制備方法，包括以下步驟：
[0007] 1)將聚酯二元醇、親水單體、小分子二元醇加入反應器內100-1KTC、真空度為 0· 04-0. 08MPa 脫水 Ih ;
[0008] 2)撤除真空，降溫至60-70°C，加入一半丙酮、催化劑，將二異氰酸酯緩慢滴加入 反應器內，Ih滴完；
[0009] 3)保溫反應Ih后取樣并通過二正丁胺法測NCO含量，達到理論終點停止反應；
[0010] 4)降溫至45-55°C加入中和劑，中和20-30min ;
[0011] 5)用剩余丙酮調劑粘度，加入水性擴鏈劑，高速攪拌條件下擴鏈反應Ih ;
[0012] 6)45-55°C加入去離子水和后擴鏈劑并高速分散，后擴鏈反應30-40min ;60-70°C 減壓脫除丙酮，得到乳白色泛藍光的高固含陰離子水性聚氨酯；
[0013] 其中，所用原料按照重量份數計為：
[0014] 聚釀二醇 14.05~18.0 小分子二元醇 2.1~3.74 三羥甲基丙烷 0.10~0.30 親水單體 0.30~0.50 二異氰酸酯 10.52~13.60 中和劑 0.26~0.38 丙酮 2:0 水性擴鏈劑 4.31~5,74 后擴鏈劑 0.019~0.38 催化劑 0.061-0,010 去離子水 41J~46.0。
[0015] 按上述方案，所述的聚酯二元醇為脂肪族聚酯二醇、聚碳酸酯二醇、聚碳酸亞丙 酯、聚己內酯二醇中的一種或任意混合；分子量為1000-2000。
[0016] 按上述方案，所述的小分子二元醇為1，4-環己烷二甲醇、1，2-環己烷二甲醇、氫 化雙酚A中的一種。
[0017] 按上述方案，所述的親水單體為二羥基丙酸或二羥基丁酸。
[0018] 按上述方案，所述的二異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI)、氫化二苯基甲烷 二異氰酸酯（HMDI)或二甲基聯苯二異氰酸酯（TODI)。
[0019] 按上述方案，所述的中和劑為三乙胺。
[0020] 按上述方案，所述的水性擴鏈劑為雙氨基氧化乙烯磺酸鈉，如：氨乙基氨乙基磺酸 鈉（如N60)、氨乙基氨乙基聚醚磺酸鈉（如A-95)。
[0021] 按上述方案，所述的后擴鏈劑為乙二胺。
[0022] 按上述方案，所述的催化劑為二月桂酸二丁基錫或辛酸亞錫。
[0023] 與現有的技術相比，本發明的有益效果為：
[0024] 本發明所使用的水性擴鏈劑中含有磺酸鹽基團和雙氨基，與親水單體混合使用， 減少了二羥甲基丙酸（或二羥基丁酸）和乙二胺的用量，并在低粘度的情況下提高了固含 量。
[0025] 磺酸鹽相比于羧酸鹽有更好的親水性，少量的加入就有較高的穩定性，有利于固 含量提高，選用IPDI、HMDI、T0DI以及特種小分子二元醇，可以引入環己基（或苯基），使涂 膜耐水、耐溶劑性、耐劃傷性更好，光澤和硬度較高。
[0026] 在實驗過程中，中和后分兩次擴鏈，第一次為加入磺酸鹽親水擴鏈劑，作用為帶入 磺酸鹽親水基團，為之后的進水做準備，進水后，由于使用脂肪族二異氰酸酯（如IPDI)為 單體，其活性較低，在水中的擴鏈是通過加入后擴鏈劑乙二胺進行。
【具體實施方式】
[0027] 以下實施例進一步闡釋本發明的技術方案，但不作為對本發明保護范圍的限制。
[0028] -種高固含陰離子水性聚氨酯分散體的制備方法，包括以下步驟：
[0029] 1)將聚酯二元醇、親水單體、小分子二元醇加入反應器內100-1KTC、真空度為 0· 04-0. 08MPa 脫水 Ih ;
[0030] 2)撤除真空，降溫至50-70°C，加入一半丙酮、催化劑，將二異氰酸酯緩慢滴加入 反應器內，Ih滴完；
[0031] 3)保溫反應Ih后取樣并通過二正丁胺法測NCO含量，達到理論終點停止反應；
[0032] 4)降溫至45-55°C加入中和劑，中和20-30min ;
[0033] 5)加入剩余丙酮調劑粘度，加入水性擴鏈劑，高速攪拌條件下擴鏈反應Ih ;
[0034] 6)45-55°C加入去離子水和后擴鏈劑并高速分散，后擴鏈反應30-40min ;60-70°C 減壓脫除丙酮，得到乳白色泛藍光的高固含陰離子水性聚氨酯。
[0035] 其中，所用原料按照重量份數計為：
[0036] 聚酯二醇 14.05~18.0 小分子二元醇 2.1~3.74 三羥甲基丙烷 0.10~0.30 親水單體 0.30~0,50 二異氰酸酯 10.52~13.60 中和劑 0.26~0.38 丙酮 20 水性擴鏈劑 4.31-5.74 后擴鏈劑 0.019~0 W 俗;化胡 0.0H~0.0K) 去離子水 41.0~46.0。
[0037] 本發明的方案，聚酯二元醇可以為脂肪族聚酯二醇、聚碳酸酯二醇、聚碳酸亞丙 酯、聚己內酯二醇中的一種或任意混合；分子量為1000-2000。小分子二元醇可以為1，4_環 己烷二甲醇、1，2_環己烷二甲醇、氫化雙酚A中的一種。親水單體優選為為二羥基丙酸或 二羥基丁酸。二異氰酸酯可以為異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI)、氫化二苯基甲烷二異氰酸酯 (HMDI)或二甲基聯苯二異氰酸酯（TODI)。選擇催化劑為二月桂酸二丁基錫或辛酸亞錫。
[0038] 中和劑選三乙胺。水性擴鏈劑為雙氨基氧化乙烯磺酸鈉，如：氨乙基氨乙基磺酸鈉 (如N60)、氨乙基氨乙基聚醚磺酸鈉（如A-95)。選擇后擴鏈劑為乙二胺。
[0039] 實施例1
[0040] 1)將聚己二酸新戊二醇酯（分子量1000)、二羥甲基丙酸、1，4-環己烷二甲醇加入 反應器混合緩慢攪拌，并在105°C、0. 05MPa真空度下抽真空脫水Ih ;
[0041] 2)撤除真空，降溫至60°C，加入一半丙酮降粘，加入二月桂酸二丁基錫，滴加異氟 爾酮二異氰酸酯，用Ih滴完；
[0042] 3)保溫lh，，取樣測NCO含量，當NCO含量為3. 1 %時開始降溫；
[0043] 4)降溫至50°C，加入三乙胺，中和30min ;
[0044] 5)用剩余丙酮調整粘度并加入A-95水性擴鏈劑，快速攪拌Ih ;
[0045] 6) 50°C加入去離子水和乙二胺，高速分散30min ;
[0046] 7)65°C、0. 05MPa真空度下脫除丙酮，即得到乳白色泛藍光的水性聚氨酯分散體。
[0047] 其中所用各種原料的用量為（按重量份數計）
[0048] 聚己二酸新戊二醇酯 17.75 1,4-環己烷二甲醇 21 三羥甲基丙烷 0J00 DMPA 0 300 異氟爾酮二異氰酸酯 11.0 三乙胺 0.226 丙酮 2U A-95水性擴鏈劑 S J37 乙：胺 0.0641 二月桂酸二丁基錫 0.0629 去離子水 43 6<