公布日：2023.06.23
申請(qǐng)日：2023.03.08
分類號(hào)：C08F283/00(2006.01)I;C08F220/14(2006.01)I;C08F220/18(2006.01)I;C09D151/08(2006.01)I;C09D7/61(2018.01)I
摘要
本發(fā)明屬于水性聚氨酯材料領(lǐng)域，具體公開(kāi)一種耐污水性聚氨酯及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明耐污水性聚氨酯的制備原料包括如下重量份的組分：二氧化碳共聚物多元醇60‑80份，大豆油多元醇20‑40份，脂肪族二異氰酸酯30‑70份，交聯(lián)劑1‑10份，親水?dāng)U鏈劑4‑20份，含羥基有機(jī)硅油30‑60份，中和劑1‑15份，含羥基丙烯酸酯1‑15份，水100‑400份，擴(kuò)鏈劑1‑10份，丙烯酸酯單體10‑40份，引發(fā)劑0.01‑0.5份。本發(fā)明通過(guò)將改性制備的含羥基有機(jī)硅油、丙烯酸酯和無(wú)水多元醇混合物，嵌段共聚結(jié)合在一起，使得聚氨酯結(jié)構(gòu)內(nèi)部相分離更為明顯，表現(xiàn)出更為優(yōu)異的耐污性和耐老化性。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種耐污水性聚氨酯，其特征在于，其制備原料包括如下重量份的組分：二氧化碳共聚物多元醇60-80份，大豆油多元醇20-40份，脂肪族二異氰酸酯30-70份，交聯(lián)劑1-10份，親水?dāng)U鏈劑4-20份，含羥基有機(jī)硅油30-60份，中和劑1-15份，含羥基丙烯酸酯1-15份，水100-400份，擴(kuò)鏈劑1-10份，丙烯酸酯單體10-40份，引發(fā)劑0.01-0.5份；所述含羥基有機(jī)硅油的制備原料包括如下組分：烯丙基聚氧乙烯醚80-120份，聚二甲基甲基氫硅氧烷5-30份。
2.如權(quán)利要求1所述的耐污水性聚氨酯，其特征在于，所述耐污水性聚氨酯制備原料包括如下重量份的組分：二氧化碳共聚物多元醇60-80份，大豆油多元醇20-40份，脂肪族二異氰酸酯45-65份，交聯(lián)劑1-5份，親水?dāng)U鏈劑4-15份，含羥基有機(jī)硅油30-55份，中和劑3-11份，含羥基丙烯酸酯3-15份，水150-300份，擴(kuò)鏈劑1-2份，丙烯酸酯單體20-35份，引發(fā)劑0.2-0.3份；所述含羥基有機(jī)硅油的制備原料包括如下組分：烯丙基聚氧乙烯醚100份，聚二甲基甲基氫硅氧烷10-20份。
3.如權(quán)利要求1所述的耐污水性聚氨酯，其特征在于，包括如下(a)-(e)中的至少一項(xiàng)：(a)、所述二氧化碳共聚物多元醇為小分子聚醚、環(huán)氧丙烷和二氧化碳共聚而成，二氧化碳共聚物多元醇的分子量為1000g/mol～3000g/mol；(b)、所述大豆油多元醇的數(shù)均分子量為1000g/mol～4000g/mol；(c)、所述脂肪族二異氰酸酯為異氟爾酮二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、氫化二苯基甲烷二異氰酸酯中的至少一種；(d)、所述交聯(lián)劑為三羥甲基丙烷、葡萄糖、甘油中的至少一種；(e)、所述親水?dāng)U鏈劑為二羥甲基丙酸、二羥甲基丁酸、氨基磺酸鈉水溶液中的至少一種。
4.如權(quán)利要求1所述的耐污水性聚氨酯，其特征在于，所述含羥基丙烯酸酯為丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥甲酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、丙烯酸羥甲酯、丙烯酸羥丙酯中的至少一種；所述擴(kuò)鏈劑為乙二胺、二乙烯三胺、異氟爾酮二胺中的至少一種。
5.如權(quán)利要求1所述的耐污水性聚氨酯，其特征在于，所述引發(fā)劑為過(guò)硫酸銨；所述中和劑為三乙胺；所述丙烯酸酯單體為丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸甲酯、2-甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯中的至少一種。
6.權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的耐污水性聚氨酯的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)將烯丙基聚氧乙烯醚和聚二甲基甲基氫硅氧烷混合，在催化劑的條件下加熱反應(yīng)，分離反應(yīng)產(chǎn)物，得到所述含羥基有機(jī)硅油；(2)將二氧化碳共聚物多元醇和大豆油多元醇混合，加熱進(jìn)行脫水反應(yīng)，得到無(wú)水多元醇混合物；(3)在所述無(wú)水多元醇混合物中加入脂肪族二異氰酸酯，進(jìn)行反應(yīng)；(4)加入交聯(lián)劑、親水?dāng)U鏈劑和含羥基丙烯酸酯，進(jìn)行反應(yīng)；(5)加入含羥基有機(jī)硅油進(jìn)行反應(yīng)，加入溶劑、中和劑和水進(jìn)行分散；(6)再加入擴(kuò)鏈劑在攪拌下進(jìn)行反應(yīng)，脫除溶劑，得到有機(jī)硅改性水性聚氨酯；(7)向所述有機(jī)硅改性水性聚氨酯中加入丙烯酸酯單體和引發(fā)劑進(jìn)行共聚反應(yīng)，得到所述耐污水性聚氨酯。
7.如權(quán)利要求6所述的耐污水性聚氨酯的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述聚二甲基甲基氫硅氧烷的含氫量為0.8％-2％；步驟(1)中，所述催化劑為氯鉑酸。
8.如權(quán)利要求6所述的耐污水性聚氨酯的制備方法，其特征在于，包括如下A-J中的至少一項(xiàng)：A、步驟(1)中，所述反應(yīng)的溫度為70-100℃，反應(yīng)的時(shí)間為6-10h；B、步驟(1)中，所述分離反應(yīng)產(chǎn)物的方法為減壓蒸餾，減壓蒸餾的具體步驟為：將反應(yīng)體系升溫至100-160℃，在負(fù)壓條件下減壓蒸餾20-120min；C、步驟(2)中，所述脫水反應(yīng)的具體步驟包括：在負(fù)壓以及溫度為70-120℃的條件下，進(jìn)行脫水反應(yīng)0.5-3h；D、步驟(3)中，所述反應(yīng)的溫度為75-90℃，所述反應(yīng)的時(shí)間為1-4h；E、步驟(4)中，所述反應(yīng)的溫度為60-75℃，所述反應(yīng)的時(shí)間為1-3h；F、步驟(5)中，所述反應(yīng)的溫度為60-80℃，所述反應(yīng)的時(shí)間為1-5h；G、步驟(5)中，所述分散的溫度為10-60℃，所述分散的時(shí)間為1-30min，所述分散的轉(zhuǎn)速為1000-2000rpm；H、步驟(5)中，所述溶劑為丙酮或丁酮；I、步驟(6)中，所述反應(yīng)的溫度為10-60℃，所述反應(yīng)的時(shí)間為1-30min；J、步驟(7)中，所述共聚反應(yīng)的溫度為70-100℃，所述共聚反應(yīng)的時(shí)間為1-5h。
9.一種水性聚氨酯涂料，其特征在于，其制備原料包括如下重量份的組分：權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述耐污水性聚氨酯80-120份，填料10-50份，水性助劑0.1-5份。10.如權(quán)利要求9所述的水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述填料為400目-1250目滑石粉、重質(zhì)碳酸鈣、高嶺土、鈦白粉中的至少一種；所述水性助劑為消泡劑、潤(rùn)濕劑、防腐劑、增稠劑、pH調(diào)節(jié)劑中的至少一種。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)涉及運(yùn)動(dòng)地坪水性聚氨酯面漆不耐污等問(wèn)題，本發(fā)明將提供一種耐污水性聚氨酯及其制備方法和應(yīng)用。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，具體包括以下技術(shù)方案：
一種耐污水性聚氨酯，其制備原料包括如下重量份的組分：二氧化碳共聚物多元醇60-80份，大豆油多元醇20-40份，脂肪族二異氰酸酯30-70份，交聯(lián)劑1-10份，親水?dāng)U鏈劑4-20份，含羥基有機(jī)硅油30-60份，中和劑1-15份，含羥基丙烯酸酯1-15份，水100-400份，擴(kuò)鏈劑1-10份，丙烯酸酯單體10-40份，引發(fā)劑0.01-0.5份；所述含羥基有機(jī)硅油的制備原料包括如下組分：烯丙基聚氧乙烯醚80-120份，聚二甲基甲基氫硅氧烷5-30份。
本發(fā)明通過(guò)將改性制備的含羥基有機(jī)硅油、丙烯酸酯和無(wú)水多元醇混合物，嵌段共聚結(jié)合在一起，使得聚氨酯結(jié)構(gòu)內(nèi)部相分離更為明顯，表現(xiàn)出更為優(yōu)異的耐污性和耐老化性。
作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，所述耐污水性聚氨酯制備原料包括如下重量份的組分：二氧化碳共聚物多元醇60-80份，大豆油多元醇20-40份，脂肪族二異氰酸酯45-65份，交聯(lián)劑1-5份，親水?dāng)U鏈劑4-15份，含羥基有機(jī)硅油30-55份，中和劑3-11份，含羥基丙烯酸酯3-15份，水150-300份，擴(kuò)鏈劑1-2份，丙烯酸酯單體20-35份，引發(fā)劑0.2-0.3份；所述含羥基有機(jī)硅油的制備原料包括如下組分：烯丙基聚氧乙烯醚100份，聚二甲基甲基氫硅氧烷10-20份。
作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，所述二氧化碳共聚物多元醇為小分子聚醚、環(huán)氧丙烷和二氧化碳共聚而成，二氧化碳共聚物多元醇的分子量為1000g/mol～3000g/mol。
作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，所述大豆油多元醇的數(shù)均分子量為1000g/mol～4000g/mol。
作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，所述脂肪族二異氰酸酯為異氟爾酮二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、氫化二苯基甲烷二異氰酸酯(氫化MDI)中的至少一種。
作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，所述交聯(lián)劑為三羥甲基丙烷、葡萄糖、甘油中的至少一種。
作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，所述親水?dāng)U鏈劑為二羥甲基丙酸、二羥甲基丁酸、氨基磺酸鈉水溶液中的至少一種。
作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，所述氨基磺酸鈉水溶液為質(zhì)量百分含量為50％的氨基磺酸鈉水溶液。
作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，所述含羥基丙烯酸酯為丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥甲酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、丙烯酸羥甲酯、丙烯酸羥丙酯中的至少一種。
作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，所述中和劑為三乙胺。
作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，所述擴(kuò)鏈劑為乙二胺、二乙烯三胺、異氟爾酮二胺中的至少一種。
作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，所述丙烯酸酯單體為丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸甲酯、2-甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯中的至少一種。
作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，所述烯丙基聚氧乙烯醚分子量為600～2400。
作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，所述引發(fā)劑為過(guò)硫酸銨。
一種耐污水性聚氨酯的制備方法，包括如下步驟：
(1)將烯丙基聚氧乙烯醚和聚二甲基甲基氫硅氧烷混合，在催化劑的條件下加熱反應(yīng)，分離反應(yīng)產(chǎn)物，得到所述含羥基有機(jī)硅油；
(2)將二氧化碳共聚物多元醇和大豆油多元醇混合，加熱進(jìn)行脫水反應(yīng)，得到無(wú)水多元醇混合物；
(3)在所述無(wú)水多元醇混合物中加入脂肪族二異氰酸酯，進(jìn)行反應(yīng)；
(4)加入交聯(lián)劑、親水?dāng)U鏈劑和含羥基丙烯酸酯，進(jìn)行反應(yīng)；
(5)加入含羥基有機(jī)硅油進(jìn)行反應(yīng)，加入溶劑、中和劑和水進(jìn)行分散；
(6)再加入擴(kuò)鏈劑在攪拌下進(jìn)行反應(yīng)，脫除溶劑，得到有機(jī)硅改性水性聚氨酯；
(7)向所述有機(jī)硅改性水性聚氨酯中加入丙烯酸酯單體和引發(fā)劑進(jìn)行共聚反應(yīng)，得到所述耐污水性聚氨酯。
作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟(1)中，所述聚二甲基甲基氫硅氧烷的含氫量為0.8％-2％。
作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟(1)中，所述催化劑為氯鉑酸。
作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟(1)中，所述氯鉑酸質(zhì)量份為0.01～1份。
作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟(1)中，所述反應(yīng)的溫度為70-100℃，反應(yīng)的時(shí)間為6-10h。
作為本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟(1)中，所述反應(yīng)的溫度為90℃，反應(yīng)的時(shí)間為8h。
作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟(1)中，所述分離反應(yīng)產(chǎn)物的方法為減壓蒸餾，減壓蒸餾的具體步驟為：將反應(yīng)體系升溫至100-160℃，在負(fù)壓條件下減壓蒸餾20～120min。
作為本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟(1)中，所述分離反應(yīng)產(chǎn)物的方法為減壓說(shuō)明書(shū)2/7頁(yè)5CN116284587A5蒸餾，減壓蒸餾的具體步驟為：將反應(yīng)體系升溫至120℃，在負(fù)壓為0.095MPa條件下減壓蒸餾30min。
作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟(2)中，所述脫水反應(yīng)的具體步驟包括：在負(fù)壓以及溫度為70-120℃的條件下，進(jìn)行脫水反應(yīng)0.5-3h。
作為本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟(2)中，所述脫水反應(yīng)的具體步驟包括：在負(fù)壓為0.095MPa及溫度為100℃的條件下，進(jìn)行脫水反應(yīng)2h。
作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟(3)中，所述反應(yīng)的溫度為75-90℃，所述反應(yīng)的時(shí)間為1-4h。
作為本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟(3)中，所述反應(yīng)的溫度為85℃，所述反應(yīng)的時(shí)間為3h。
作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟(3)中，所述反應(yīng)在催化劑催化的條件下反應(yīng)，所述催化劑為有機(jī)鉍。
作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟(4)中，所述反應(yīng)的溫度為60-75℃，所述反應(yīng)的時(shí)間為1-3h。
作為本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟(4)中，所述反應(yīng)的溫度為70℃，所述反應(yīng)的時(shí)間為2h。
作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟(5)中，所述反應(yīng)的溫度為60-80℃，所述反應(yīng)的時(shí)間為1-5h。
作為本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟(5)中，所述反應(yīng)的溫度為70℃，所述反應(yīng)的時(shí)間為3h。
作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟(5)中，所述分散的溫度為10-60℃，所述分散的時(shí)間為1-30min，所述分散的轉(zhuǎn)速為1000-2000rpm。
作為本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟(5)中，所述分散的溫度為50℃，所述分散的時(shí)間為15min，所述分散的轉(zhuǎn)速為1500rpm。
作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟(5)中，所述溶劑為丙酮或丁酮。
作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟(6)中，所述反應(yīng)的溫度為10-60℃，所述反應(yīng)的時(shí)間為1-30min。
作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟(7)中，所述共聚反應(yīng)的溫度為70-100℃，所述共聚反應(yīng)的時(shí)間為1-5h。
作為本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟(7)中，所述共聚反應(yīng)的溫度為75℃，所述共聚反應(yīng)的時(shí)間為5h。
本發(fā)明還提供一種所述耐污水性聚氨酯在制備水性聚氨酯涂料中的應(yīng)用。
一種水性聚氨酯涂料，其制備原料包括如下重量份的組分：所述耐污水性聚氨酯80-120份，填料10-50份，水性助劑0.1-5份。
作為本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式，所述填料為400目～1250目滑石粉、重質(zhì)碳酸鈣、高嶺土、鈦白粉中的至少一種。
作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，所述水性助劑為消泡劑、潤(rùn)濕劑、防腐劑、增稠劑、pH調(diào)節(jié)劑中的至少一種。
所述水性聚氨酯涂料的制備原料包括如下重量份的組分：所述耐污水性聚氨酯100份，填料15份，分散劑0.3份，潤(rùn)濕劑0.4份，消泡劑0.2份，防腐劑0.1份，增稠劑1份。
（發(fā)明人：丁鵠嵐）
