一种用于水性木器底漆阳离子型聚氨酯树脂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及水性涂料技术领域，尤其涉及一种用于水性木器底漆阳离子型聚氨酯 树脂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 木器家具涂饰是涂料的不可或缺的组成部分，消费量在很多国家均居工业涂料之 首。根据家具协会统计，我国2013年家具行业产值已达6462. 75亿元，但是目前绝大部分 还是被溶剂型木器涂料占据。大规模频繁发生的持续性雾霾天气不禁让人们认识到VOC排 放的严重性，2015年2月1日起，国家开始对VOC含量高于420g/L的涂料企业征收4%涂 料消费税以限制VOC的排放。水性木器漆由于其无毒、低污染等优点越来越受到市场的认 可和青睐。根据不同水性漆施工工艺的需要，可将水性木器漆分为水性封闭剂，水性底漆和 水性面漆。水性封闭剂和水性底漆在木器涂饰中具有重要的作用：水性封闭剂是木材表面 上的第一道漆，封闭剂的作用是阻止木材中单宁酸、色素和木材油脂的渗出而影响底漆和 面漆的色泽，另一方面封闭剂也要阻止外界水分进入木材纤维，防止木材变形，发霉，开裂， 更重要的一点是高渗透高透明水性封闭剂可以将木材的色泽和纹理充分折射出来，从而美 化和提高整体水漆涂饰效果。水性木器漆底漆主要是为了填充木材纹理，增加木材表面的 光滑度和手感，并为面漆提供支撑。所以底漆的硬度和固含量直接关系到面漆的硬度和木 纹填充效果。
[0003] 目前，水性丙烯酸木器漆树脂研究较多，但其热黏冷脆、耐油酯性差的特性阻碍了 其在水性封闭剂上的应用。水性聚氨酯（WPU)是由异氰酸酯、二元醇共聚而成的，能稳定分 散在水中的高分子材料。由于水性聚氨酯漆膜是大分子多元醇软段和氨基甲酸酯硬段分 别聚集排列的微相分离结构，该结构在耐热耐油和封闭性上具有天然优势，该所以随着WPU 在木材涂装方面的应用拓展，其产量和消费得到的大幅度提升。阳离子WPU具有更好的渗 透性和封闭性，所以阳离子WPU更适合作木器封闭剂和底漆使用。在木器用底漆方面，虽然 已有些文献和专利报道，但是漆膜仍然表现出丰满度差，硬度低，耐水性和耐化学品性能差 等缺点。CN 102093533 A公开了一种阳离子型水性聚氨酯木器封闭底漆，采用TDI、N220和 MDEA为主要原料，但是采用N220为软段，合成WPU的硬度小，附着力差；并且单独使用MDEA 扩链合成难度较高，生产风险大；另外，该方法制备的WPU的固含量较低，漆膜的填充性和 手感方面有欠缺。五邑大学在文章《水性聚氨酯木器底漆的一种新配方》中仅仅提出了水 性木器漆底漆用水性聚氨酯的助剂使用方法，并未提及该水性聚氨酯的制备工艺。
【发明内容】
[0004] 基于【背景技术】存在的技术问题，本发明提出了一种用于水性木器底漆阳离子型聚 氨酯树脂及其制备方法，以解决现有水性聚氨酯木器底漆渗透性能、封闭性能、硬度、透明 性、耐水性能和附着力缺陷以及合成难度高等技术问题。
[0005] 本发明提出的一种用于水性木器底漆阳离子型聚氨酯树脂的制备方法，包括以下 步骤：
[0006] S1、将聚酯二元醇升温熔融，保温，接着真空脱水得到大分子聚酯二元醇Al ;
[0007] S2、将二异氰酸酯加入大分子聚酯二元醇Al中，升温，保温，降温后加入非亲水小 分子扩链剂、交联剂和丙酮，再加入催化剂，升温，保温，得到预聚体A2 ;
[0008] S3、将预聚体A2降温后，再滴加含阳离子型亲水扩链剂的溶液，升温，保温得到预 聚体A3 ;
[0009] S4、将预聚体A3进行中和后，再加水进行乳化分散，真空蒸馏得到用于水性木器 底漆阳离子型聚氨酯树脂。
[0010] 优选地，Si中，聚酯二元醇包括对苯二甲酸酐聚酯二元醇。
[0011] 优选地，Sl中，聚酯二元醇还包括脂肪族聚酯二元醇。
[0012] 优选地，Sl中，对苯二甲酸酐聚酯二醇的数均分子量为2000、2500或3200,优选为 2000 〇
[0013] 优选地，Sl中，脂肪族聚酯二元醇为聚己二酸-1，4- 丁二醇酯二元醇、聚己二酸新 戊二醇酯二元醇、聚碳酸酯二元醇或聚己内酯二元醇。
[0014] 优选地，Sl中，脂肪族聚酯二元醇的数均分子量为1000。
[0015] 优选地，Sl中，升温熔融的温度为70~140°C，保温时间为1~5h。
[0016] 优选地，S2中，将二异氰酸酯加入大分子聚酯二元醇Al中，升温至65~112°C，保 温1~4h，降温至40~60°C，加入非亲水小分子扩链剂、交联剂和丙酮，再加入催化剂，升 温至55~90°C，保温1~4h，得到预聚体A2。
[0017] 优选地，S2中，二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、4, 4-二环己基甲烷二异氰酸 酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或两种组合物。
[0018] 优选地，S2中，非亲水小分子扩链剂为1，4- 丁二醇、一缩二乙二醇、新戊二醇或三 甲基戊二醇。
[0019] 优选地，S2中，催化剂为辛酸亚锡和/或二月桂酸二丁基锡。
[0020] 优选地，S2中，交联剂为三羟甲基丙烷。
[0021] 优选地，S3中，将预聚体A2降温至30~40°C后，再滴加含阳离子型亲水扩链剂的 溶液，滴加时间为〇. 5~4h，升温至45~75°C，保温0. 5~3h得到预聚体A3。
[0022] 优选地，包括以下步骤：
[0023] S1、按重量份将20~50份对苯二甲酸酐聚酯二元醇与0~26份脂肪族聚酯二元 醇混合后，升温熔融，接着真空脱水得到大分子聚酯二元醇Al ;
[0024] S2、将33~52份二异氰酸酯加入大分子聚酯二元醇Al中，升温，保温，降温后加 入6~11份非亲水小分子扩链剂、2~3份交联剂和20~30份丙酮，再加入0. 05~0. 3 份催化剂，升温，保温，得到预聚体A2 ;
[0025] S3、将预聚体A2降温后，再滴加含阳离子型亲水扩链剂的溶液，其中含阳离子型 亲水扩链剂的溶液由4. 5~7份阳离子型亲水扩链剂和8~15份丙酮混合得到，升温，保 温得到预聚体A3 ;
[0026] S4、将预聚体A3中加入4. 5~5. 0份乙酸进行中和后，再加300~350份水进行 乳化分散，真空脱除丙酮，得到用于水性木器底漆阳离子型聚氨酯树脂。
[0027] 优选地，S3中，阳离子型亲水扩链剂为N-甲基二乙醇胺和二甲基乙醇胺的混合 物。
[0028] 本发明还提出的一种用于水性木器底漆阳离子型聚氨酯树脂，采用上述用于水性 木器底漆阳离子型聚氨酯树脂的制备方法得到。
[0029] 由于同等条件下对苯二甲酸酐聚酯二元醇合成的水性聚氨酯胶膜硬度较高，本发 明采用高硬度的对苯二甲酸酐聚酯二元醇为软段，阴阳离子混合亲水扩链剂，分段逐步聚 合的方式合成了硬度高，附着力强，封闭性好，抗渗油和抗色素渗出性能优越，耐水性好的 水性聚氨酯木器底漆树脂。
[0030] 另外为了克服阳离子水性聚氨酯生产过程中容易暴聚凝胶的缺陷，本发明创造性 地采用阳离子联用和两种阳离子亲水扩联剂联用的方法控制反应速度，并提高乳液的稳定 性和固含量。实验结果显示该方法合成的水性聚氨酯具有批次稳定性好，固含量高，生产风 险小。该方法合成的阳离子型水性聚氨酯树脂可以广泛应用在各种木材的水性木器漆封闭 剂领域，水性木器漆底漆领域。
[0031] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0032] 1)本发明为一种高分子水分散体的交联型阳离子水性聚氨酯结构，乳液外观半透 至透明，固含量可达36~40wt%，其乳液稳定性好，贮存时间长；所形成的漆膜具有硬度 高，附着力强，封闭性好，抗渗油和抗色素渗出性能优越，耐水性好；
[0033] 2)本发明润湿性好，可直接对木器涂饰，不需要额外添加润湿剂，防止润湿剂对渗 油性的影响；
[0034] 3)本发明成膜速度快，漆膜透明，铅笔硬度达H~2H，耐水48h无异常，附着力为 〇级；
[0035] 4)本发明渗透性强，抗渗油性好，漆膜表面与其他树脂相容性好；
[0036] 5)本发明制备方法工艺稳定，反应易于控制，生产风险小。
【附图说明】
[0037] 图1为本发明提出的一种用于水性木器底漆阳离子型聚氨酯树脂的制备方法的 流程示意图。
【具体实施方式】
[0038] 如图1所示，图1为本发明提出的一种用于水性木器底漆阳离子型聚氨酯树脂的 制备方法的流程示意图。
[0039] 参照图1，本发明提出的一种用于水性木器底漆阳离子型聚氨酯树脂的制备方法， 包括