CN103820019A - 水性聚氨酯可剥离涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水性聚氨酯可剥离涂料及其制备方法，水性聚氨酯至少包括含硅氧烷的侧链。由以下物质合成：聚醚多元醇；多异氰酸酯；内乳化剂；多氨基硅氧烷；扩链剂；水。该水性聚氨酯具有很好的可剥性能和耐盐雾性能。

Description

水性聚氨酯可剥离涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及水性聚氨酯可剥离涂料及其制备方法。 

背景技术

许多产品在运输、装卸、组装过程中，不可避免地受到风沙、勒痕、划痕、刮痕等因素的影响，造成表面刮伤、影响美观、性能下降、甚至报废。当在材料工件表面涂一层临时保护涂料时，将避免工件损伤毁坏，完成保护后保护涂膜即可剥去，产品表面依旧能保持原有的外观和性能。可剥涂料是一种广泛用于表面临时性保护的涂料。目前，溶剂型的可剥涂料应用比较广泛，但其含有大量有机溶剂，环境友好性差；此外，热熔型的可剥涂料也有应用，但其施工难度大、能耗高；水性可剥涂料具有低VOC排放、环境友好、便于施工、保护作用强、易于剥离等优点，成为可剥涂料的一个未来发展方向。 

然而，水性聚氨酯可剥离涂料需要具有很好的分散性，要达到可剥离的效果，涂膜需要具有一定的粘结性和较好拉伸强度、断裂伸长率，这对于水性聚氨酯是个技术难题。 

发明内容

针对上述问题，本发明开发出具有很好剥离性能的水性聚氨酯可剥离涂料。 

水性聚氨酯可剥离涂料，包括水性聚氨酯，所述水性聚氨酯分子结构中的侧链至少包括含硅氧烷和内乳化剂，所述内乳化剂是具有2个羟基或氨基、且具有羧基或磺酸基的物质。 

所述的水性聚氨酯可剥离涂料由以下物质合成： 

聚醚多元醇

多异氰酸酯

内乳化剂

硅氧烷

扩链剂

水

所述硅氧烷为二氨基硅氧烷。

二氨基硅氧烷为N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，N-氨乙基-3-氨丙基乙基二甲氧基硅烷，N-氨乙基-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷。 

所述的多异氰酸酯选自IPDI/HDI/HMDI中的一种。 

所述的聚醚多元醇优选自聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚四氢呋喃二醇中的一种或几种。 

以摩尔数计算，内乳化剂用量为多异氰酸酯的1%-10%。优选3%-7%。 

扩链剂为水性聚氨酯质量的0.1%-1%，大分子扩链剂用量为1%-10%。 

所述硅氧烷与内乳化剂的摩尔比为1:0.2-5。 

水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤： 

（1）将聚醚多元醇、部分多异氰酸酯和内乳化剂在7-10℃下搅拌混合均匀；

（2）在高速搅拌下缓慢加入多氨基硅氧烷，发生反应，形成含硅氧烷的侧链结构；

（3）反应完全后补加剩余的多异氰酸酯，升温至80℃反应得到预聚体；

（4）将预聚体缓慢加入含有扩链剂的水中，然后加入三乙胺中和，得到水性聚氨酯。

对于可剥离涂料，撕裂强度应当大于25 KN/m，断裂强度应当在10MPa以上，断裂伸长率应当在50%以上，300%以下。过低的撕裂强度、断裂强度和断裂伸长率，使得剥离涂料时不易形成一张连续的膜，而过高的断裂伸长率会导致薄膜更易吸附，导致耐盐雾降低。本申请获得的水性聚氨酯可剥离涂料具有很好的耐盐雾性能，同时具有很好的可剥性。 

  

具体实施方式

一种水性聚氨酯可剥离涂料，所述的水性聚氨酯可剥离涂料由以下物质合成： 

聚醚多元醇

多异氰酸酯

内乳化剂

二氨基硅氧烷

扩链剂

水

优选地，上述的二氨基硅氧烷结构如下式：

上式中，

R1为C-C链段和/或C-O链段；

R2、R3、R4中，其中一个为硅氧烷，其他两个独立的表示氢原子、烷基或芳烷基。

可选择的二氨基硅氧烷为N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，N-氨乙基-3-氨丙基乙基二甲氧基硅烷，N-氨乙基-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷。 

优选地，所述的多异氰酸酯选自TDI、MDI和PAPI中的一种。 

优选地，所述的聚醚多元醇优选自聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚四氢呋喃二醇中的一种或几种。 

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。 

所述的内乳化剂是指具有2个羟基或氨基、且具有羧基或磺酸基的物质，可选择的包括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，2,3二羟乙基丙酸。以摩尔数计算，内乳化剂用量为多异氰酸酯的1%-10%。优选3%-7%。 

扩链剂，本发明所述的扩链剂是指含有2个与异氰酸酯发生反应的基团，如含有2个羟基或氨基物质。扩链剂用量为水性聚氨酯预聚体质量的0.1%-1%，部分大分子扩链剂用量为1%-10%。 

本发明的水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤： 

（1）将聚醚多元醇、部分多异氰酸酯和内乳化剂在7-10℃下搅拌混合均匀；

（2）在高速搅拌下缓慢加入多氨基硅氧烷，发生反应，形成含硅氧烷的侧链结构；

（3）反应完全后补加剩余的多异氰酸酯，升温至80℃反应得到预聚体；

（4）将预聚体缓慢加入含有扩链剂的水中，然后加入三乙胺中和，得到水性聚氨酯。

优选地，步骤（1）的反应时间为0.5-3小时；步骤（2）的反应时间为2-6小时； 

由于氨基与异氰酸酯的反应活性比羟基与异氰酸酯的强，所以本发明采用较低温度条件下，抑制羟基与异氰酸酯的反应，以便于含有氨基的聚硅氧烷接枝到多异氰酸酯中，获得含有聚硅氧烷、含有多个异氰酸酯基团的预聚体。为了获得耐盐雾性能更好的可剥离涂料，优选二氨基硅氧烷与内乳化剂的摩尔比为1:0.2-5。

内乳化剂也可以选择含有氨基，但是内乳化剂可以在步骤（1）中的反应完全发生之后加入。可选择的含有氨基的内乳化剂包括羟甲基胺甲基丁酸、羟乙基胺乙基丁酸，二胺甲基丁酸，二胺乙基丁酸。 

氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧烷：数均分子量3400；江西星火化工厂； 

聚氧化丙烯二醇：数均分子量2000，南京金陵石油化工厂生产；

聚氧化丙烯三醇：数均分子量1500，南京金陵石油化工厂生产；

TDI：化学纯，上海五联化工厂；

MDI：化学纯，上海五联化工厂；

三乙胺：化学纯，上海紫一试剂厂；

羟甲基氨甲基丁酸：化学纯，上海紫一试剂厂；

1，6-己二醇：化学纯，上海五联化工厂；

制备水性聚氨酯：

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6
							TDI	118.5	118.5	118.5	118.5
MDI					208.2	208.2
							聚氧化丙烯二醇	159.2	159.2	159.2	159.2
聚氧化丙烯三醇					282.7	282.7
							二羟甲基丁酸	2	2
二羟甲基丙酸				3.5	3.5	3.5
							羟甲基氨甲基丁酸			3.5
氨乙基氨丙基二甲基硅氧烷	0.2	2	1	8	0.2	2
							1，6-己二醇	2	2	2	2	2	2
三乙胺	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5
							水	320	320	320	320	320	320

制备工艺：

（1）将聚醚多元醇、部分多异氰酸酯和内乳化剂在7-10摄氏度下搅拌混合均匀；

（2）在高速搅拌下缓慢加入多氨基硅氧烷，发生反应，形成含硅氧烷的侧链结构；

（3）反应完全后补加剩余的多异氰酸酯，升温至80℃反应得到预聚体；

（4）将预聚体缓慢加入含有扩链剂的水中，然后加入三乙胺中和，得到水性聚氨酯。

耐盐雾测试 

按照国家标准GB1771-91测试，胶膜不起泡不破损。

涂膜撕裂强度测试 

参照GB/T529-1999测试

涂膜断裂强度、断裂伸长率测试：

参照GB/T528-1998测试

 

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6
							撕裂强度(KN/m)	34.8	31.5	36.2	28.3	36.7	35.1
断裂强度(M Pa)	12.5	11.3	12.4	11.5	14.5	13.2
							断裂伸长率(%)	105	110	112	108	88	87
耐盐雾(h)	211	302	287	257	225	305

对于可剥离涂料，撕裂强度应当大于25 KN/m，断裂强度应当在10MPa以上，断裂伸长率应当在50%以上，300%以下。过低的撕裂强度、断裂强度和断裂伸长率，使得剥离涂料时不易形成一张连续的膜，而过高的断裂伸长率会导致薄膜更易吸附，导致耐盐雾降低。通过上述数据可以知道，本申请获得的水性聚氨酯可剥离涂料具有很好的耐盐雾性能，同时具有很好的可剥性。

  

Claims (9)

1.水性聚氨酯可剥离涂料，包括水性聚氨酯，所述水性聚氨酯分子结构中的侧链至少包括含硅氧烷和内乳化剂，所述内乳化剂是具有2个羟基或氨基、且具有羧基或磺酸基的物质。

2.根据权利要求1所述的水性聚氨酯可剥离涂料，所述的水性聚氨酯可剥离涂料由以下物质合成：

聚醚多元醇

多异氰酸酯

内乳化剂

硅氧烷

扩链剂

水

所述硅氧烷为二氨基硅氧烷。

3.根据权利要求2所述的水性聚氨酯可剥离涂料，二氨基硅氧烷为N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，N-氨乙基-3-氨丙基乙基二甲氧基硅烷，N-氨乙基-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷。

4.根据权利要求1所述的水性聚氨酯可剥离涂料，所述的多异氰酸酯选自TDI、MDI和PAPI中的一种。

5.根据权利要求1所述的水性聚氨酯可剥离涂料，所述的聚醚多元醇优选自聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚四氢呋喃二醇中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的水性聚氨酯可剥离涂料，以摩尔数计算，内乳化剂用量为多异氰酸酯的1%-10%，优选3%-7%。

7.根据权利要求1所述的水性聚氨酯可剥离涂料，扩链剂为水性聚氨酯质量的0.1%-1%，大分子扩链剂用量为1%-10%。

8.根据权利要求1或2所述的水性聚氨酯可剥离涂料，所述硅氧烷与内乳化剂的摩尔比为1:0.2-5。

9.水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：

（1）将聚醚多元醇、部分多异氰酸酯和内乳化剂在7-10℃下搅拌混合均匀；

（2）在高速搅拌下缓慢加入多氨基硅氧烷，发生反应，形成含硅氧烷的侧链结构；

（3）反应完全后补加剩余的多异氰酸酯，升温至80℃反应得到预聚体；

（4）将预聚体缓慢加入含有扩链剂的水中，然后加入三乙胺中和，得到水性聚氨酯。