專利名稱：水可分散多異氰酸酯交聯(lián)劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水可分散多異氰酸酯交聯(lián)劑及其制備方法和在水性涂料中的應(yīng)用，屬化學(xué)合成技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的溶劑型涂料含有大量的易揮發(fā)性有機(jī)化合物，在生產(chǎn)和使用過程中對(duì)環(huán)境造成了很大的污染以及消耗了大量不可再生的石油能源。近年來(lái)世界各國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)及降低能源消耗的相應(yīng)立法日益加強(qiáng)，例如歐盟各成員國(guó)已對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物的排放做了非常嚴(yán)格的立法。水性涂料因其具有的低揮發(fā)性有機(jī)物含量正日益成為各個(gè)國(guó)家重點(diǎn)研究及推廣的對(duì)象。當(dāng)前，水性涂料在中國(guó)市場(chǎng)的占有率遠(yuǎn)低于在歐美市場(chǎng)的占有率，因而其在中國(guó)的研究應(yīng)用空間非常大，市場(chǎng)的前景也非常樂觀。水性涂料中的水性聚氨酯較其他的水性涂料在化學(xué)性能、機(jī)械性能、水解穩(wěn)定性、 耐化學(xué)品、耐候性等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)而成為目前正在極力推廣的綠色環(huán)保型涂料或膠粘劑。水性聚氨酯涂料又可分為單組分和雙組分兩種類型。雙組分水性聚氨酯涂料中的一個(gè)組分為含有親水性片段，分子連端為羥基、氨基等活性官能團(tuán)的多官能度聚氨酯預(yù)聚物水分散體；另一組分為水可分散的官能度在2以上的多異氰酸酯，也就是交聯(lián)劑或稱為固化劑。當(dāng)此二組分混合時(shí)，聚氨酯預(yù)聚物末端的羥基或氨基等活性官能團(tuán)與多異氰酸酯上的異氰酸根反應(yīng)形成交聯(lián)的網(wǎng)狀化合物，從而具有單組分未交聯(lián)的水性涂料所不能比擬的優(yōu)點(diǎn)，例如可很大地提高涂覆材料的硬度、力學(xué)性能和附著力等。目前解決多異氰酸酯(交聯(lián)劑)在水中分散問題的方法主要有兩種外乳化法和內(nèi)乳化法。外乳化法是將乳化劑，例如高分子量的聚乙烯吡咯烷酮或烷基酚類的環(huán)氧乙烷聚醚，按所需的比例直接加到多異氰酸酯中，然后分散于水中。外乳化法在工藝上操作簡(jiǎn)單，但所得產(chǎn)品性能欠佳難以滿足高端產(chǎn)品的需求。內(nèi)乳化法是利用共價(jià)鍵直接將親水性片段，如具有較高環(huán)氧乙烷含量的聚醚，鑲?cè)氲蕉喈惽杷狨ブ腥亩玫接H水性的多異氰酸酯。內(nèi)乳化的親水性異氰酸酯只需借助簡(jiǎn)單的攪拌便可與聚氨酯預(yù)聚物混合均勻，操作上簡(jiǎn)單易行且可提供的應(yīng)用多樣性和提高產(chǎn)品的性能。目前含有親水性多異氰酸酯交聯(lián)劑的二組分水性涂料因其優(yōu)異的性能在許多應(yīng)用領(lǐng)域可替代通用的溶劑型涂料。目前主要利用環(huán)氧乙烷聚合物生成的單官能度聚醚與多異氰酸酯中的部分異氰酸根反應(yīng)來(lái)制備親水性的多異氰酸酯交聯(lián)劑(US5，200，489 ;US 5, 202, 377 ；US 5，252，696 ；US 6，426414等)。當(dāng)前市場(chǎng)上也有類似的產(chǎn)品，價(jià)格昂貴且當(dāng)他們用作水性涂料的交聯(lián)劑時(shí)有著很明顯的缺點(diǎn)那就是需要較高的聚醚含量才能確保在水里有足夠的分散性，這就導(dǎo)致了涂料需要較長(zhǎng)的干燥時(shí)間，且使得涂料有持久的親水性。本發(fā)明涉及一種新型的水可分散多異氰酸酯交聯(lián)劑，其特征在于其在水中具有很好的分散性，由該交聯(lián)劑制得的二組分水性涂料具有較短的干燥時(shí)間、優(yōu)異的耐化學(xué)品性能、防火性能以及機(jī)械性能。

發(fā)明內(nèi)容
令人驚喜的發(fā)現(xiàn)具有化學(xué)結(jié)構(gòu)式通式(I)的一系列化合物(其中R1到&以及η 具有下面所定義的意義)能夠作為很好的水性涂料交聯(lián)劑或固化劑。因此根據(jù)本發(fā)明這些化合物可以應(yīng)用于水性涂料作為交聯(lián)劑，得到化學(xué)性能、機(jī)械性能等優(yōu)異性能的產(chǎn)品。本發(fā)明所涉及的新型的水可分散多異氰酸酯交聯(lián)劑，具有如下的分子結(jié)構(gòu)通式 ⑴
權(quán)利要求
1.一種水可分散多異氰酸酯交聯(lián)劑，其特征在于具有化學(xué)結(jié)構(gòu)式通式(I)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水可分散多異氰酸酯交聯(lián)劑，其特征在于 η是從O到30的一整數(shù)；R3, R4, R5可以相同或不同的為以下基團(tuán)中的一種C1-C20的烷基，C1-C20的不飽和烷基，C1-C20的環(huán)烷基，C1-C20的含有芳香環(huán)的基團(tuán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水可分散多異氰酸酯交聯(lián)劑，其特征在于其中R1, &可以相同或不同的為以下基團(tuán)中的一種C1-C20烷氧基，C1-C20的不飽和烷氧基，C1-C20環(huán)烷氧基，C1-C20烷基，C1-C20環(huán)烷基，C1-C20烷氨基，C1-C20環(huán)烷氨基， 酚羥基，酚氨基；η是從O到30的一整數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水可分散多異氰酸酯交聯(lián)劑，其特征在于其中R1, &可以相同或不同的為以下基團(tuán)中的一種=Cl-ClO烷氧基，Cl-ClO烷基， Cl-ClO烷氨基，酚羥基，酚氨基； η是從O到30的一整數(shù)；R3, R4, &可以相同或不同的為以下基團(tuán)中的一種=Cl-ClO的烷基，Cl-ClO的不飽和烷基。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水可分散多異氰酸酯交聯(lián)劑，其特征在于其中R1J2可以相同或不同的為以下基團(tuán)中的一種甲氧基，乙氧基，正丙氧基，異丙氧基，正丁氧基，異丁氧基，正戊氧基，甲氨基，乙氨基，正丙氨基，異丙氨基，正丁氨基，正戊氨基，二甲氨基，二乙氨基，二丙氨基，N，N-甲基乙基氨基，N，N-甲基丙基氨基； η是從O到20的一整數(shù)；R3, R4, &可以相同或不同的為以下基團(tuán)中的一種=CH2CH3CH2, CH2(CH3)2CH2, CH2 (CH3) 3CH2 CH2 (CH3) 4CH2 ？ CH2 (CH3) 5CH2 CH2 (CH3) 6CH2 ο
6.一種制備具有化學(xué)結(jié)構(gòu)式(I)的方法
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述制備方法，其特征在于其中R1J2可以相同或不同的為以下基團(tuán)中的一種甲氧基，乙氧基，正丙氧基，異丙氧基，正丁氧基，異丁氧基，正戊氧基，甲氨基，乙氨基，正丙氨基，異丙氨基，正丁氨基，正戊氨基，二甲氨基，二乙氨基，二丙氨基，N，N-甲基乙基氨基，N，N-甲基丙基氨基； η是從O到20的一整數(shù)；R3, R4, &可以相同或不同的為以下基團(tuán)中的一種=CH2CH3CH2, CH2(CH3)2CH2, CH2 (CH3) 3CH2 CH2 (CH3) 4CH2 ？ CH2 (CH3) 5CH2 CH2 (CH3) 6CH2 ο
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于化合物(II)與化合物(III)在催化劑的作用下生成具有結(jié)構(gòu)式(I)的化合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水可分散多異氰酸酯交聯(lián)劑，其用途是用于水性涂料中的交聯(lián)劑或添加劑，具有很好的水分散性、相容性和室溫固化性能。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水可分散多異氰酸酯交聯(lián)劑及其制備方法和在水性涂料中的應(yīng)用，屬化學(xué)合成技術(shù)領(lǐng)域。該多異氰酸酯交聯(lián)劑具有分子結(jié)構(gòu)式(I)，其中R1到R5為C1-C20的各種基團(tuán)，n為一整數(shù)。它是由脂肪二異氰酸酯的三聚體和末端含羥基的聚醚片段制備而成的。它可以用于水性涂料中的交聯(lián)劑或添加劑，具有很好的水分散性、相容性和室溫固化性能。
文檔編號(hào)C09D175/04GK102241805SQ201010174658
公開日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2010年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月13日
發(fā)明者李蓮, 許建煙 申請(qǐng)人:李蓮, 許建煙