一种水性聚氨酯及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种水性聚氨酯及其制备方法。所述的水性聚氨酯，其特征在于，由包括聚醚多元醇、多异氰酸酯、内乳化剂、多氨基硅氧烷、扩链剂和水的原料合成得到。该水性聚氨酯具有自清洁和自阻燃功能的高透气性能。
【专利说明】一种水性聚氨酯及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种水性聚氨酯及其制备方法。
【背景技术】
[0002]自2006年以来，国内外建筑木材消费量呈持续上升的趋势，建筑业成为木材工业产品的主要市场。随着国内外居民对生活的需求从基本的生存及居住等生理层面，提升到养生与体验生活的精神层面，特别是提高到了要求有清新、优美、环保、自然的居住环境，绿色建材，尤其是户外居住型木屋和休闲木构建筑的需求日益迫切。但是木材在干燥和使用的过程中，由于微观结构差异所形成的木材各部位水分移动和蒸发的不均匀性，木材极易出现端部开裂，影响使用。目前常用的防止端裂的方法为涂层法，即用防水材料处理木材的表面，阻滞木材表面水分的渗透，使其内外部的水分迁移速度趋于一致。
[0003]目前国内普遍使用的防水涂层有骨胶(俗称水胶)、石蜡、浙青和合成聚氨酯涂层等。但都存在着一定的缺陷:
[0004](I)常用的合成聚氨酯层几乎均为溶剂型产品，含有有毒有害的芳香烃、酮类等有机溶剂，对环境和人身健康造成很大的危害。
[0005](2)石蜡和浙青以及绝大部分合成聚氨酯防水透气性差，不适合多雨的户外使用，且因透气性差，水汽在木制品中无法排出，造成木材开裂和涂层脱落。
[0006](3)绝大部分产品没有阻燃功能，或长期阻燃效果差，使用安全性降低，使木制品的使用范围受到局限。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种具有自清洁和自阻燃功能的高透气水性聚氨酯木材防裂封闭剂及其制备方法。
[0008]为了达到上述目的，本发明提供了一种水性聚氨酯，其特征在于，由包括聚醚多元醇、多异氰酸酯、内乳化剂、多氨基硅氧烷、扩链剂和水的原料合成得到。
[0009]优选地，所述的多氨基硅氧烷为二氨基硅氧烷、二氨基聚硅氧烷、三氨基硅氧烷和三氨基硅氧烷中的一种或几种。
[0010]更优选地，所述的多氨基硅氧烷为三氨基硅氧烷或三氨基聚硅氧烷。
[0011]优选地，所述的多异氰酸酯为TD1、MDl或PAPI。
[0012]优选地， 所述的聚硅氧烷链段中的至少含有2个硅原子。
[0013]优选地，所述的聚醚多元醇为聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇和聚四氢呋喃二醇中的一种或几种。
[0014]所述聚醚多元醇的数均分子量例如为200~8000，优选为300~5000，羟基当量例如为80~5000，优选为100~3000。
[0015]所述的内乳化剂是指具有2个羟基且具有羧基的物质。优选地，所述的内乳化剂为2，2- 二羟甲基丁酸，2，2- 二羟甲基丙酸，2，2- 二羟乙基丁酸，2，2- 二羟乙基丙酸，2，3-二羟甲基丁酸，2，3-二羟甲基丙酸，2，3-二羟乙基丁酸和2，3-二羟乙基丙酸中的一种或几种。
[0016]所述的内乳化剂也可以选择含有氨基的物质。优选地，所述的内乳化剂为羟甲基胺甲基丁酸、羟乙基胺乙基丁酸，二胺甲基丁酸和二胺乙基丁酸中的一种或几种。
[0017]所述的扩链剂为含有2个与异氰酸酯发生反应的基团的物质。
[0018]优选地，所述的扩链剂为多羟基磷酸酯。
[0019]多羟基磷酸酯作为扩链剂:一方面，通过扩链反应，在分子结构内部引入了磷酸酯阻燃基团，在涂层遇火遇热的过程中，可形成磷酸，磷酸可吸热，作为脱水剂促进成炭，并可形成一层玻璃状的保护层，从而阻隔氧气扩散和热传导，起到阻燃的功能。由于是在分子内部引入的阻燃基团，所以这种阻燃性能是永久性的，不同于普通的外加阻燃剂。另一方面，从多羟基磷酸酯结构分析，其一端为亲油基团，另一端为亲水基团，为两性扩链剂，可以实现预聚体在水中扩链的工艺，从而不需要外加任何溶剂，产品更加绿色环保。
[0020]更优选地，所述多羟基磷酸酯具有如下结构:
[0021]
【权利要求】
1.一种水性聚氨酯，其特征在于，由包括聚醚多元醇、多异氰酸酯、内乳化剂、多氨基硅氧烷、扩链剂和水的原料合成得到。
2.如权利要求1所述的水性聚氨酯，其特征在于，所述的多氨基硅氧烷为二氨基硅氧烷、二氨基聚硅氧烷、三氨基硅氧烷和三氨基硅氧烷中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的水性聚氨酯，其特征在于，所述的多异氰酸酯为TD1、MDl或PAPI。
4.如权利要求1所述的水性聚氨酯，其特征在于，所述的聚醚多元醇为聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇和聚四氢呋喃二醇中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的水性聚氨酯，其特征在于，所述的内乳化剂为2，2-二羟甲基丁酸，2，2-二羟甲基丙酸，2，2-二羟乙基丁酸，2，2-二羟乙基丙酸，2，3-二羟甲基丁酸，2，3- 二羟甲基丙酸，2，3- 二羟乙基丁酸和2，3- 二羟乙基丙酸中的一种或几种。
6.如权利要求1所述的水性聚氨酯，其特征在于，所述的扩链剂为多羟基磷酸酯。
7.如权利要求6所述的水性聚氨酯，其特征在于，所述多羟基磷酸酯具有如下结构:
8.如权利要求7所述的水性聚氨酯，其特征在于，所述的多羟基磷酸酯为二羟基磷酸酯，四羟基磷酸酯或六羟基磷酸酯，Rp R2和R3中至少一个含有二羟基结构。
9.权利要求1-8中任一项所述的水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，具体步骤包括: 第一步:将聚醚多元醇100重量份、多异氰酸酯120-140重量份和内乳化剂3-5重量份在7-10摄氏度下搅拌混合均匀，在搅拌下加入多氨基硅氧烷2-6重量份进行反应，形成侧链含聚硅氧烷的化合物；或者，将聚醚多元醇100重量份和多异氰酸酯120-140重量份在7-10摄氏度下搅拌混合均匀，在搅拌下加入多氨基硅氧烷2-6重量份进行反应，形成侧链含聚硅氧烷的化合物，再加入内乳化剂3-5重量份； 第二步:反应完全后补加多异氰酸酯10-50重量份，升温至50-80°C反应得到预聚体； 第三步:将扩链剂14-16重量份与水350-450重量份混合，将预聚体缓慢加入所得的含有扩链剂的水中，然后加入三乙胺中和，得到水性聚氨酯。
10.如权利要求9所述的水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，所述第一步的反应时间为0.5-3小时，所述第二步的反应时间为2-6小时。
【文档编号】C08G18/66GK103739811SQ201310698814
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月18日 优先权日:2013年12月18日
【发明者】陆林森 申请人:上海东和胶粘剂有限公司