专利名称：水可分散多异氰酸酯交联剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种水可分散多异氰酸酯交联剂及其制备方法和在水性涂料中的应用，属化学合成技术领域。
背景技术：
传统的溶剂型涂料含有大量的易挥发性有机化合物，在生产和使用过程中对环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。近年来世界各国对环境保护及降低能源消耗的相应立法日益加强，例如欧盟各成员国已对挥发性有机物的排放做了非常严格的立法。水性涂料因其具有的低挥发性有机物含量正日益成为各个国家重点研究及推广的对象。当前，水性涂料在中国市场的占有率远低于在欧美市场的占有率，因而其在中国的研究应用空间非常大，市场的前景也非常乐观。水性涂料中的水性聚氨酯较其他的水性涂料在化学性能、机械性能、水解稳定性、 耐化学品、耐候性等方面具有明显的优势而成为目前正在极力推广的绿色环保型涂料或胶粘剂。水性聚氨酯涂料又可分为单组分和双组分两种类型。双组分水性聚氨酯涂料中的一个组分为含有亲水性片段，分子连端为羟基、氨基等活性官能团的多官能度聚氨酯预聚物水分散体；另一组分为水可分散的官能度在2以上的多异氰酸酯，也就是交联剂或称为固化剂。当此二组分混合时，聚氨酯预聚物末端的羟基或氨基等活性官能团与多异氰酸酯上的异氰酸根反应形成交联的网状化合物，从而具有单组分未交联的水性涂料所不能比拟的优点，例如可很大地提高涂覆材料的硬度、力学性能和附着力等。目前解决多异氰酸酯(交联剂)在水中分散问题的方法主要有两种外乳化法和内乳化法。外乳化法是将乳化剂，例如高分子量的聚乙烯吡咯烷酮或烷基酚类的环氧乙烷聚醚，按所需的比例直接加到多异氰酸酯中，然后分散于水中。外乳化法在工艺上操作简单，但所得产品性能欠佳难以满足高端产品的需求。内乳化法是利用共价键直接将亲水性片段，如具有较高环氧乙烷含量的聚醚，镶入到多异氰酸酯中去从而得到亲水性的多异氰酸酯。内乳化的亲水性异氰酸酯只需借助简单的搅拌便可与聚氨酯预聚物混合均勻，操作上简单易行且可提供的应用多样性和提高产品的性能。目前含有亲水性多异氰酸酯交联剂的二组分水性涂料因其优异的性能在许多应用领域可替代通用的溶剂型涂料。目前主要利用环氧乙烷聚合物生成的单官能度聚醚与多异氰酸酯中的部分异氰酸根反应来制备亲水性的多异氰酸酯交联剂(US5，200，489 ;US 5, 202, 377 ；US 5，252，696 ；US 6，426414等)。当前市场上也有类似的产品，价格昂贵且当他们用作水性涂料的交联剂时有着很明显的缺点那就是需要较高的聚醚含量才能确保在水里有足够的分散性，这就导致了涂料需要较长的干燥时间，且使得涂料有持久的亲水性。本发明涉及一种新型的水可分散多异氰酸酯交联剂，其特征在于其在水中具有很好的分散性，由该交联剂制得的二组分水性涂料具有较短的干燥时间、优异的耐化学品性能、防火性能以及机械性能。
发明内容
令人惊喜的发现具有化学结构式通式(I)的一系列化合物(其中R1到&以及η 具有下面所定义的意义)能够作为很好的水性涂料交联剂或固化剂。因此根据本发明这些化合物可以应用于水性涂料作为交联剂，得到化学性能、机械性能等优异性能的产品。本发明所涉及的新型的水可分散多异氰酸酯交联剂，具有如下的分子结构通式 ⑴
权利要求
1.一种水可分散多异氰酸酯交联剂，其特征在于具有化学结构式通式(I)
2.根据权利要求1所述的水可分散多异氰酸酯交联剂，其特征在于 η是从O到30的一整数；R3, R4, R5可以相同或不同的为以下基团中的一种C1-C20的烷基，C1-C20的不饱和烷基，C1-C20的环烷基，C1-C20的含有芳香环的基团。
3.根据权利要求1所述的水可分散多异氰酸酯交联剂，其特征在于其中R1, &可以相同或不同的为以下基团中的一种C1-C20烷氧基，C1-C20的不饱和烷氧基，C1-C20环烷氧基，C1-C20烷基，C1-C20环烷基，C1-C20烷氨基，C1-C20环烷氨基， 酚羟基，酚氨基；η是从O到30的一整数。
4.根据权利要求3所述的水可分散多异氰酸酯交联剂，其特征在于其中R1, &可以相同或不同的为以下基团中的一种=Cl-ClO烷氧基，Cl-ClO烷基， Cl-ClO烷氨基，酚羟基，酚氨基； η是从O到30的一整数；R3, R4, &可以相同或不同的为以下基团中的一种=Cl-ClO的烷基，Cl-ClO的不饱和烷基。
5.根据权利要求4所述的水可分散多异氰酸酯交联剂，其特征在于其中R1J2可以相同或不同的为以下基团中的一种甲氧基，乙氧基，正丙氧基，异丙氧基，正丁氧基，异丁氧基，正戊氧基，甲氨基，乙氨基，正丙氨基，异丙氨基，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是从O到20的一整数；R3, R4, &可以相同或不同的为以下基团中的一种=CH2CH3CH2, CH2(CH3)2CH2, CH2 (CH3) 3CH2 CH2 (CH3) 4CH2 ？ CH2 (CH3) 5CH2 CH2 (CH3) 6CH2 ο
6.一种制备具有化学结构式(I)的方法
7.根据权利要求6所述制备方法，其特征在于其中R1J2可以相同或不同的为以下基团中的一种甲氧基，乙氧基，正丙氧基，异丙氧基，正丁氧基，异丁氧基，正戊氧基，甲氨基，乙氨基，正丙氨基，异丙氨基，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是从O到20的一整数；R3, R4, &可以相同或不同的为以下基团中的一种=CH2CH3CH2, CH2(CH3)2CH2, CH2 (CH3) 3CH2 CH2 (CH3) 4CH2 ？ CH2 (CH3) 5CH2 CH2 (CH3) 6CH2 ο
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于化合物(II)与化合物(III)在催化剂的作用下生成具有结构式(I)的化合物。
9.根据权利要求1所述的水可分散多异氰酸酯交联剂，其用途是用于水性涂料中的交联剂或添加剂，具有很好的水分散性、相容性和室温固化性能。
全文摘要
本发明涉及一种水可分散多异氰酸酯交联剂及其制备方法和在水性涂料中的应用，属化学合成技术领域。该多异氰酸酯交联剂具有分子结构式(I)，其中R1到R5为C1-C20的各种基团，n为一整数。它是由脂肪二异氰酸酯的三聚体和末端含羟基的聚醚片段制备而成的。它可以用于水性涂料中的交联剂或添加剂，具有很好的水分散性、相容性和室温固化性能。
文档编号C09D175/04GK102241805SQ201010174658
公开日2011年11月16日 申请日期2010年5月13日 优先权日2010年5月13日
发明者李莲, 许建烟 申请人:李莲, 许建烟