CN110452362A - 水性封闭异氰酸酯固化剂及其制备方法、水性涂料 - Google Patents

水性封闭异氰酸酯固化剂及其制备方法、水性涂料 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种水性封闭异氰酸酯固化剂及其制备方法、水性涂料。该水性封闭异氰酸酯固化剂，包括以下原料：多异氰酸酯三聚体、聚乙二醇单甲醚、聚醚二元醇、封闭剂、助溶剂、碱金属醇盐和中和剂；其中，所述多异氰酸酯选自脂肪族多异氰酸酯三聚体和芳香族多异氰酸酯三聚体中的至少一种，所述聚乙二醇单甲醚选自分子量为300～2000的聚乙二醇醚一元醇中的一种，所述聚醚二元醇的分子量为120～1000。该水性封闭异氰酸酯固化剂可与涂料配方中的氨基树脂、聚酯树脂等具有活性基团的树脂发生反应，在涂膜中引入大量柔性链段结构，能够延缓涂膜受到石击时的能量释放，进而提升涂膜的抗石击性能，使涂膜在低膜厚条件下具有耐石击性。

Description

水性封闭异氰酸酯固化剂及其制备方法、水性涂料
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，特别是涉及一种水性封闭异氰酸酯固化剂及其制备方法、水性涂料。
背景技术
随着科技的进步和交通运输的高速化，汽车越来越普及，汽车速度也大大提高，这给人们带来极大便利的同时，也给汽车的表面涂层提出了更高的要求。汽车作为重要的户外交通工具，在实际的行驶过程中，车身的表面涂层可能会受到滑落物料、路面碎石等重物的撞击，从而使涂层发生剥落。因此，需要提升汽车涂层的耐石击性，来降低路面碎石等重物撞击对汽车涂层的伤害，从而保护汽车。
目前，传统的汽车涂层涂料以溶剂型为主，一般将涂膜厚度设计在40μm左右，可达到抗石击的目的。然而，溶剂型涂料中的VOCs(挥发性有机物)排放对人体和环境都有害，随着环保意识的增强和环保法规的建立，传统溶剂型涂料由于VOCs含量超标，涂膜厚，已经逐渐被淘汰。近年来，新型涂料体系大多是围绕如何降低VOCs来设计，然而涂膜的厚度未见有明显改善。比如，水性聚氨酯中涂漆，虽然其解决了车用中涂漆以溶剂型为主，达到了以水为溶剂，明显减少了对环境的污染，但是水性聚氨酯中涂漆要达到相应所需要的抗石击性能，则必须将涂膜厚度增加，通常涂膜厚度需要达到80μm以上，这极大地增加了生产成本。
综上所述，从环保、能耗、成本等各方面因素考虑，各大汽车厂家均希望在满足涂膜各方面性能的前提下，尽量降低涂膜的厚度，以减小能耗、降低成本，实现节能减排的目的，这对汽车涂膜提出了更高的要求。因此，亟需开发一种在低膜厚条件下具有较优的抗石击性能的辅助交联固化剂，以此来提升汽车涂膜在低膜厚条件下的抗石击性能。
发明内容
基于此，有必要提供一种水性封闭异氰酸酯固化剂，能够提升汽车涂膜的抗石击性能。
一种水性封闭异氰酸酯固化剂，其原料包括：多异氰酸酯三聚体、聚乙二醇单甲醚、聚醚二元醇、封闭剂、助溶剂、碱金属醇盐和中和剂；
其中，所述多异氰酸酯三聚体选自脂肪族多异氰酸酯三聚体和芳香族多异氰酸酯三聚体中的至少一种，所述聚乙二醇单甲醚选自分子量为300～2000的聚乙二醇醚一元醇中的一种，所述聚醚二元醇的分子量为120～1000。
上述水性封闭异氰酸酯固化剂，由于聚乙二醇单甲醚、聚醚二元醇和多异氰酸酯三聚体发生亲水改性和扩链反应，使其形成长链结构，并具有亲水性，封闭剂对-NCO基团进行封端，使异氰酸酯基在常温下不具活性，实现异氰酸酯基的封闭，进而得到水性封闭异氰酸酯固化剂，同时通过选用特定范围分子量的聚乙二醇单甲醚和聚醚二元醇进行亲水改性和扩链，使其水分散性好、稳定性好。
为了更好的理解本发明上述水性封闭异氰酸酯固化剂提高涂膜抗石击性能的原理，由于聚醚二元醇参与扩链反应，使得水性封闭异氰酸酯固化剂中存在大量具有延缓能量释放的弹性结构，该弹性结构的部分链段的结构如下式(I) 所示：
式(I)中，X为多异氰酸酯三聚体的主链段，Y为聚乙二醇单甲醚脱去的端羟基的氢后的官能团，Z为聚醚二元醇脱去端羟基的氢后的官能团，B为封闭剂脱去活泼氢原子后的官能团。
需要说明的是，上述式(I)只是本发明水性封闭异氰酸酯固化剂的一种结构示意，不代表其绝对的构型。
该弹性结构可与涂料配方中的氨基树脂、聚酯树脂等具有活性基团的树脂发生反应，形成涂膜时引入大量柔性链段结构，能够延缓涂膜受到石击时的能量释放，进而提升涂膜的抗石击性能，使涂膜在低膜厚条件下具有耐石击性。
在其中一个实施例中，按重量百分比计，其原料包括25％～55％多异氰酸酯三聚体、2％～15％聚乙二醇单甲醚、0.1％～10％聚醚二元醇、15％～40％封闭剂、 2.8％～30％助溶剂、0.05％～0.5％碱金属醇盐和0.05％～0.5％中和剂。
在其中一个实施例中，所述聚醚二元醇选自二乙二醇、聚乙二醇和聚丙二醇中的至少一种；和/或
所述封闭剂选自丙二酸酯封闭剂、氨基封闭剂和肟封闭剂中的至少一种；和/或
所述助溶剂选自具有1～8个碳原子的饱和一元脂肪烷醇中的至少一种；和/ 或
所述碱金属醇盐选自叔丁醇钾、甲醇钠、甲醇钠甲醇溶液和乙醇钠乙醇溶液中的至少一种；和/或
所述中和剂选自磷酸和硫酸中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述聚醚二元醇为聚乙二醇或聚丙二醇；和/或
所述封闭剂为丙二酸酯封闭剂；和/或
所述多异氰酸酯三聚体选自异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)三聚体、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)三聚体和甲苯二异氰酸酯(TDI)三聚体中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述聚乙二醇单甲醚的分子量为300～1000，所述聚醚二元醇的分子量为120～1000，所述封闭剂为丙二酸酯封闭剂，所述丙二酸酯封闭剂的酯基为具有1～8个碳原子的烷氧甲酰基。
本发明另一目的在于提供一种水性封闭异氰酸酯固化剂的制备方法，包括以下步骤：
将聚乙二醇单甲醚、聚醚二元醇和多异氰酸酯进行亲水改性和扩链，得到氨基甲酸酯预聚物；其中，所述聚乙二醇单甲醚选自分子量为300～2000的聚乙二醇醚一元醇中的一种，所述聚醚二元醇的分子量为120～1000，所述多异氰酸酯三聚体选自脂肪族多异氰酸酯三聚体和芳香族多异氰酸酯三聚体中的至少一种；
将封闭剂和碱金属醇盐进行预分散，得到分散体；
将所述氨基甲酸酯预聚物与所述分散体于60℃～80℃条件下封端，得到混合物，并控制所述混合物中-NCO基团的残余量小于或等于0.4wt％；
将所述混合物和中和剂混合调节pH值，然后去除溶剂，加入助溶剂调节固含量，过滤，得到所述水性封闭异氰酸酯固化剂。
在其中一个实施例中，所述亲水改性和扩链的温度为40℃～90℃；所述去除溶剂的条件为：真空度为-0.1MPa～-0.099MPa，温度为60℃～80℃。
在其中一个实施例中，将所述混合物和中和剂混合后调节pH值为7～10，加入助溶剂调节固含量为70wt％～90wt％。
本发明又一目的在于提供一种水性涂料，该涂料包括上述的水性封闭异氰酸酯固化剂或采用上述制备方法制得的水性封闭异氰酸酯固化剂。
在其中一个实施例中，所述水性涂料还包括主体树脂，所述主体树脂选自氨基树脂和聚酯树脂中的至少一种。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明的水性封闭异氰酸酯固化剂水分散性好、稳定性好，且具有延缓能量释放作用的弹性结构，可与涂料配方中的树脂反应，在形成的涂膜中引入大量柔性链段结构，从而帮助涂膜在受到石击时进行能量释放，提升涂膜在低膜厚条件下的涂层抗石击性能。
(2)本发明的水性封闭异氰酸酯固化剂的固含量高，无可挥发性NCO，无芳烃类、醚类溶剂，低VOCs排放。
(3)本发明水性封闭异氰酸酯固化剂的制备合成工艺简单，易于实现。
(4)本发明水性涂料的抗石击性能好，使得涂膜在达到相应抗石击性能要求时，膜厚下降，降低了VOCs排放，可降低能耗和成本。
附图说明
图1为本发明实施例1水性封闭异氰酸酯固化剂的红外图谱；
图2为本发明实施例2水性封闭异氰酸酯固化剂的红外图谱；
图3为本发明实施例3水性封闭异氰酸酯固化剂的红外图谱；
图4为本发明实施例4水性封闭异氰酸酯固化剂的红外图谱；
图5为本发明实施例5水性封闭异氰酸酯固化剂的红外图谱。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述，并给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明一实施方式提供一种水性封闭异氰酸酯固化剂，其原料包括：多异氰酸酯三聚体、聚乙二醇单甲醚、聚醚二元醇、封闭剂、助溶剂、碱金属醇盐和中和剂；
其中，多异氰酸酯三聚体选自脂肪族多异氰酸酯三聚体和芳香族多异氰酸酯三聚体中的至少一种，聚乙二醇单甲醚选自分子量为300～2000的聚乙二醇醚一元醇中的一种，聚醚二元醇的分子量为120～1000。
脂肪族多异氰酸酯三聚体选自烃基为直链结构的脂肪族多异氰酸酯三聚体和烃基中含有碳环的脂环族多异氰酸酯三聚体中的一种。
如此，通过聚乙二醇单甲醚和聚醚二元醇对多异氰酸酯进行亲水改性和扩链，得到具有长链形的弹性结构的水性封闭异氰酸酯固化剂，不但水分散性好，且稳定性好。
研究人员在研究中发现，当聚乙二醇单甲醚、聚醚二元醇分子量较小时，常常水分散后得不到稳定的分散体；而分子量较大时，得到的水性封闭异氰酸酯固化剂的结晶性较强，水分散性较差。因此，选择分子量为300～2000的聚乙二醇醚一元醇、分子量为100～1000的聚醚二元醇对多异氰酸酯三聚体进行亲水改性和扩链，得到的水性封闭异氰酸酯固化剂水分散性好，稳定性好。
在一个实施例中，按重量百分比计，其原料包括25％～55％多异氰酸酯三聚体、2％～15％聚乙二醇单甲醚、0.1％～10％聚醚二元醇、15％～40％封闭剂、 2.8％～30％助溶剂、0.05％～0.5％碱金属醇盐和0.05％～0.5％中和剂。
进一步地，按重量百分比计，其原料包括30％～55％多异氰酸酯三聚体、 4％～12％聚乙二醇单甲醚、0.5％～10％聚醚二元醇、15％～40％封闭剂、5％～30％助溶剂、0.05％～0.5％碱金属醇盐和0.05％～0.5％中和剂。
在一实施例中，多异氰酸酯三聚体选自异佛尔酮二异氰酸酯三聚体、六亚甲基二异氰酸酯三聚体和甲苯二异氰酸酯三聚体中的至少一种。
较优地，多异氰酸酯三聚体选自异佛尔酮二异氰酸酯三聚体和六亚甲基二异氰酸酯三聚体中的至少一种。
在一实施例中，聚乙二醇单甲醚的分子量为300～1000。
在一实施例中，聚醚二元醇的分子量为120～1000。
在一实施例中，聚醚二元醇选自二乙二醇、聚乙二醇和聚丙二醇中的至少一种。
较优地，聚醚二元醇选自分子量为120～1000的聚乙二醇和分子量为 120～1000的聚丙二醇中的至少一种。
在一实施例中，封闭剂选自丙二酸酯封闭剂、氨基封闭剂和肟封闭剂中的至少一种。
在一实施例中，封闭剂为丙二酸酯封闭剂，所述丙二酸酯封闭剂的酯基为C1～C8的烷氧甲酰基，即丙二酸酯封闭剂的酯基为含有1～8个碳原子的烷氧甲酰基。
例如，封闭剂可选自丙二酸二甲酯、丙二酸二异丙酯和丙二酸二正辛酯等酯基为具有1～8个碳原子的烷氧甲酰基的化合物中的至少一种。
在一实施例中，助溶剂选自具有1～8个碳原子的的饱和一元脂肪烷醇中的至少一种。例如甲醇、异丙醇、正辛醇等。
在一实施例中，碱金属醇盐选自叔丁醇钾、甲醇钠、甲醇钠甲醇溶液和乙醇钠乙醇溶液中的至少一种。
在一实施例中，中和剂选自磷酸和硫酸中的至少一种。
本发明另一实施方式在于提供一种上述水性封闭异氰酸酯固化剂的制备方法，包括以下步骤S1～S4。
S1、将聚乙二醇单甲醚、聚醚二元醇和多异氰酸酯进行亲水改性和扩链，得到氨基甲酸酯预聚物。
在一实施例中，在进行亲水改性和扩链的步骤之前，还包括对聚乙二醇单甲醚和聚醚二元醇进行脱水的步骤，控制所述聚乙二醇单甲醚和所述聚醚二元醇的含水量小于0.1wt％。
进一步地，所述脱水的条件包括：真空度小于或等于-0.099MPa，温度为80℃～105℃，时间为0.5h～4h。
较优地，真空度为-0.1MPa～-0.099MPa。
在一实施例中，亲水改性和扩链的温度为40℃～90℃。
具体地，将聚乙二醇单甲醚、聚乙二醇和甲苯混合，然后减压脱水，利用甲苯与水共沸蒸发带走聚乙二醇单甲醚和聚乙二醇中的水，使聚乙二醇单甲醚和聚乙二醇的混合物含水量在0.01wt％～0.1wt％；再将该混合物与多异氰酸酯、有机溶剂混合均匀，升温至40℃～90℃，反应1h～3h，得到氨基甲酸酸预聚物。
进一步地，甲苯的用量为聚乙二醇单甲醚和聚乙二醇重量的5％～15％；有机溶剂的用量为多异氰酸酯重量的10％～20％，有机溶剂可选自乙酸乙酯、丙酮和丁酮等。
S2、将封闭剂和碱金属醇盐进行预分散，得到分散体。
具体地，将封闭剂和碱金属醇盐在室温下预分散。
如此，先将封闭剂和碱金属醇盐进行预分散，使封闭剂和碱金属醇盐分散均匀，操作方便，而且可以有效提高催化效率。
可以理解的，步骤S1和S2的顺序不分先后，可以同时进行，也可以择其一先完成步骤S1或步骤S2。
S3、将步骤S1得到的氨基甲酸酯预聚物与步骤S2得到的分散体于60℃～80℃条件下封端，得到混合物，并控制所述混合物中-NCO基团的残余量小于或等于0.4wt％。
在一实施例中，封端时间为3h～8h。
S4、将步骤S3的混合物和中和剂混合调节pH值，然后去除溶剂，加入助溶剂调节固含量，过滤，得到水性封闭异氰酸酯固化剂。
具体地，往步骤S3的混合物中加入中和剂，调节混合物的pH值，然后减压去除溶剂后，加入助溶剂，调整混合体系的固含量，得到水性封闭异氰酸酯固化剂。
在一实施例中，去除溶剂的条件为：真空度为-0.1MPa～-0.099MPa，温度为60℃～80℃。
在一实施例中，水性封闭异氰酸酯固化剂的pH值为7～10，水性封闭异氰酸酯固化剂的固含量为70wt％～90wt％。
本发明又一目的在于提供一种水性涂料，该涂料包括上述的水性封闭异氰酸酯固化剂或采用上述制备方法制得的水性封闭异氰酸酯固化剂。
在其中一个实施例中，水性涂料还包括主体树脂，主体树脂选自氨基树脂和聚酯树脂中的至少一种。
本发明含有上述水性封闭异氰酸酯固化剂的水性涂料，由于水性封闭异氰酸酯固化剂具有弹性结构，能够与水性涂料中的主体树脂发生反应，从而涂膜中引入大量柔性链段结构，使涂膜在受到石击时释放能量，提升涂膜在低膜厚条件下的抗石击性能。
以下为具体实施例
NCO残余量参照GB12009.4-89中《多亚甲基多苯基异氰酸酯根含量测定方法》测得；
抗石击等级依照DIN EN ISO 20567-1进行耐石击测试方法测得；
冲击等级依照GB1732-79进行冲击测试方法测得；
杯凸等级依照GB/T 9753-2007进行杯凸测试方法测得；
在没有特别说明的情况下，所用原料均采用市售产品。
以下是各实施例配料比，如表1所示。
表1
注：“-”表示不添加，下同。
各实施例的制备方法如下：
实施例1
(1)将聚乙二醇单甲醚(MPEG1000)及聚乙二醇(PEG1000)置于四口圆底烧瓶中，加入甲苯(甲苯的用量为聚乙二醇单甲醚重量的10％)，***温度计，随后开启油泵，减压除水(真空度为-0.099MPa，温度为80℃，时间为4h)，终点控制混合物的含水量为0.07％，冷却到40℃。
(2)在上述四口圆底烧瓶上安装回流冷凝管、热电偶、温度计、氮气管，在搅拌状态下，加入乙酸乙酯(乙酸乙酯的用量为反应体系总体积的10％～20％)、 HDI三聚体多异氰酸酯，同时吹入氮气，分散15min，然后升温至90℃，停止吹入氮气，反应2h，得到氨基甲酸酯预聚物。
(3)将醇的碱金属盐类(甲醇钠)与丙二酸酯封闭剂(丙二酸二异丙酯) 在室温下预分散，得到丙二酸酯及碱金属醇盐分散体。
(4)待氨基甲酸酯预聚物完全反应完毕后，冷却降温至30℃，将步骤(3) 所述分散体在60℃条件下进行封端8h，直到测得NCO≤0.4％，封端结束，停止反应。
(5)加入磷酸，中和20min，减压抽除溶剂，测得固体份含量为100％；加入异丙醇，调整固体份含量为75.16％，调整pH值为8.0，加400目硅藻土过滤出料，可制得所述的提升涂膜抗石击性能的水性封闭异氰酸酯固化剂。
实施例2
(1)将聚乙二醇单甲醚(MPEG300)及聚乙二醇(PEG500)置于四口圆底烧瓶中，加入甲苯(用量为聚乙二醇单甲醚的10wt％)，***温度计，随后开启油泵，减压除水(真空度为-0.099MPa，温度为99℃，时间为2h)，终点控制混合物的含水量为0.1％，冷却到40℃。
(2)在上述四口圆底烧瓶上安装回流冷凝管、热电偶、温度计、氮气管，在搅拌状态下，加入乙酸乙酯、IPDI三聚体多异氰酸酯，同时吹入氮气，分散 15min，然后升温至90℃，停止吹入氮气，反应2h，得到氨基甲酸酯预聚物。
(3)将醇的碱金属盐类(叔丁醇钾)与丙二酸酯封闭剂(丙二酸二甲酯) 在室温下预分散，得到丙二酸酯及碱金属醇盐分散体。
(4)待氨基甲酸酯预聚物完全反应完毕后，冷却降温至30℃，将步骤(3) 所述分散体在70℃条件下进行封端5h，直到测得NCO≤0.4％，封端结束，停止反应。
(5)加入硫酸，中和20min，减压抽除溶剂，测得固体份含量为100％；加入甲醇，调整固体份含量为80％，调整pH值为7.5，加400目硅藻土过滤出料，可制得所述的提升涂膜抗石击性能的水性封闭异氰酸酯固化剂。
实施例3
(1)将聚乙二醇单甲醚(MPEG600)及聚丙二醇(PPG500)置于四口圆底烧瓶中，加入甲苯(用量为聚乙二醇单甲醚的10wt％)，***温度计，随后开启油泵，减压除水(真空度为-0.099MPa，温度为105℃，时间为0.5h)，终点控制混合物的含水量为0.07％，冷却到40℃。
(2)在上述四口圆底烧瓶上安装回流冷凝管、热电偶、温度计、氮气管，在搅拌状态下，加入乙酸乙酯、HDI三聚体多异氰酸酯，同时吹入氮气，分散 15min，然后升温至90℃，停止吹入氮气，反应2h，得到氨基甲酸酯预聚物。
(3)将醇的碱金属盐类(甲醇钠甲醇溶液)与丙二酸酯封闭剂(丙二酸二正辛酯)在室温下预分散，得到丙二酸酯及碱金属醇盐分散体。
(4)待氨基甲酸酯预聚物完全反应完毕后，冷却降温至30℃，将步骤(3) 所述分散体在80℃条件下进行封端3h，直到测得NCO≤0.4％，封端结束，停止反应。
(5)加入磷酸，中和20min，减压抽除溶剂，测得固体份含量为100％；加入正辛醇，调整固体份含量为90％，调整pH值为9.0，加400目硅藻土过滤出料，可制得所述的提升涂膜抗石击性能的水性封闭异氰酸酯固化剂。
实施例4
(1)将聚乙二醇单甲醚(MPEG600)及聚乙二醇(PEG1000)置于四口圆底烧瓶中，加入甲苯(聚乙二醇单甲醚10wt％)，***温度计，随后开启油泵，减压除水(真空度为-0.099MPa，温度为99℃，时间为4h)，终点控制混合物的含水量为0.07％，冷却到40℃。
(2)在上述四口圆底烧瓶上安装回流冷凝管、热电偶、温度计、氮气管，在搅拌状态下，加入乙酸乙酯、IPDI三聚体多异氰酸酯，同时吹入氮气，分散 15min，然后升温至90℃，停止吹入氮气，反应2h，得到氨基甲酸酯预聚物。
(3)将醇的碱金属盐类(乙醇钠乙醇溶液)与丙二酸酯封闭剂(丙二酸二异丙酯)在室温下预分散，得到丙二酸酯及碱金属盐分散体。
(4)待氨基甲酸酯预聚物完全反应完毕后，冷却降温至30℃，将步骤(3) 所述分散体在70℃条件下进行封端5h，直到测得NCO≤0.4％，封端结束，停止反应。
(5)加入磷酸，中和20min，减压抽除溶剂，测得固体份含量为100％；加入异丙醇，调整固体份含量为70％，调整pH值为8.0，加400目硅藻土过滤出料，可制得所述的提升涂膜抗石击性能的水性封闭异氰酸酯固化剂。
实施例5
(1)将聚乙二醇单甲醚(MPEG600)及二乙二醇置于四口圆底烧瓶中，加入甲苯(聚乙二醇单甲醚10wt％)，***温度计，随后开启油泵，减压除水(真空度为-0.099MPa，温度为80℃，时间为4h)，终点控制混合物的含水量为0.07％，冷却到40℃。
(2)在上述四口圆底烧瓶上安装回流冷凝管、热电偶、温度计、氮气管，在搅拌状态下，加入乙酸乙酯、HDI三聚体多异氰酸酯，同时吹入氮气，分散 15min，然后升温至90℃，停止吹入氮气，反应2h，得到氨基甲酸酯预聚物。
(3)将醇的碱金属盐类(甲醇钠)与丙二酸酯封闭剂(丙二酸二异丙酯) 在室温下预分散，得到丙二酸酯及碱金属盐分散体。
(4)待氨基甲酸酯预聚物完全反应完毕后，冷却降温至30℃，将步骤(3) 所述分散体在70℃条件下进行封端5h，直到测得NCO≤0.4％，封端结束，停止反应。
(5)加入磷酸，中和20min，减压抽除溶剂，测得固体份含量为100％；加入异丙醇，调整固体份含量为75％，调整pH值为8.0，加400目硅藻土过滤出料，可制得所述的提升涂膜抗石击性能的水性封闭异氰酸酯固化剂。
性能测试
1、并采用红外光谱仪分别对实施例1～5的水性封闭异氰酸酯固化剂进行扫描，所得的红外图谱如图1～5所示。
2、按照如表2所示的涂料配方，将实施例1～5制得的提升涂膜抗石击性能的水性封闭异氰酸酯固化剂配制成相应的水性涂料1～5和对比涂料1，科思创BL2867水性封闭多异氰酸酯固化剂配制成对比涂料，进行涂料性能参数的相关评价。
其中，对比涂料1《按照表2中对比涂料1中的固化剂进行配制》
表2
将水性涂料1～5和对比涂料1～2制成不同厚度的中涂层，使用508埃氏多重冲击仪，按照DIN EN ISO 20567-1标准进行抗石击实验测试，按照GB1732-79 标准进行冲击实验测试、按照GB/T 9753-2007标准进行杯凸实验测试，实验结果如表3所示。
表3
从表3涂料性能参数测试可知，与科思创BL 2867水性封闭多异氰酸酯固化剂相比，实施例1～5制得的提升涂膜抗石击性能的水性封闭异氰酸酯固化剂在低膜厚条件下，抗石击等级、冲击等级，杯凸等级明显优于BL 2867，在高膜厚条件下也具有较明显的优势，能够显著提升涂膜的抗石击性能、冲击等级，杯凸等级；同时也检测了涂膜外观、耐酸、耐碱、耐候等各项指标，均能满足性能要求。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种水性封闭异氰酸酯固化剂，其特征在于，其原料包括：多异氰酸酯三聚体、聚乙二醇单甲醚、聚醚二元醇、封闭剂、助溶剂、碱金属醇盐和中和剂；
其中，所述多异氰酸酯三聚体选自脂肪族多异氰酸酯三聚体和芳香族多异氰酸酯三聚体中的至少一种，所述聚乙二醇单甲醚选自分子量为300～2000的聚乙二醇醚一元醇中的一种，所述聚醚二元醇的分子量为120～1000。
2.根据权利要求1所述的水性封闭异氰酸酯固化剂，其特征在于，按重量百分比计，其原料包括25％～55％多异氰酸酯三聚体、2％～15％聚乙二醇单甲醚、0.1％～10％聚醚二元醇、15％～40％封闭剂、2.8％～30％助溶剂、0.05％～0.5％碱金属醇盐和0.05％～0.5％中和剂。
3.根据权利要求1或2所述的水性封闭异氰酸酯固化剂，其特征在于，所述聚醚二元醇选自二乙二醇、聚乙二醇和聚丙二醇中的至少一种；和/或
所述封闭剂选自丙二酸酯封闭剂、氨基封闭剂和肟封闭剂中的至少一种；和/或
所述助溶剂选自具有1～8个碳原子的饱和一元脂肪烷醇中的至少一种；和/或
所述碱金属醇盐选自叔丁醇钾、甲醇钠、甲醇钠甲醇溶液和乙醇钠乙醇溶液中的至少一种；和/或
所述中和剂选自磷酸和硫酸中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的水性封闭异氰酸酯固化剂，其特征在于，所述聚醚二元醇为聚乙二醇和聚丙二醇中的一种；和/或
所述封闭剂为丙二酸酯封闭剂；和/或
所述多异氰酸酯三聚体选自异佛尔酮二异氰酸酯三聚体、六亚甲基二异氰酸酯三聚体和甲苯二异氰酸酯三聚体中的至少一种。
5.根据权利要求1～4任一项所述的水性封闭异氰酸酯固化剂，其特征在于，所述聚乙二醇单甲醚的分子量为300～1000，所述聚醚二元醇的分子量为120～1000，所述封闭剂为丙二酸酯封闭剂，所述丙二酸酯封闭剂的酯基为具有1～8个碳原子的烷氧甲酰基。
6.一种水性封闭异氰酸酯固化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将聚乙二醇单甲醚、聚醚二元醇和多异氰酸酯进行亲水改性和扩链，得到氨基甲酸酯预聚物；其中，所述聚乙二醇单甲醚选自分子量为300～2000的聚乙二醇醚一元醇中的一种，所述聚醚二元醇的分子量为120～1000，所述多异氰酸酯三聚体选自脂肪族多异氰酸酯三聚体和芳香族多异氰酸酯三聚体中的至少一种；
将封闭剂和碱金属醇盐进行预分散，得到分散体；
将所述氨基甲酸酯预聚物与所述分散体于60℃～80℃条件下封端，得到混合物，并控制所述混合物中-NCO基团的残余量小于或等于0.4wt％；
将所述混合物和中和剂混合，然后去除溶剂，加入助溶剂，过滤，得到所述水性封闭异氰酸酯固化剂。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述亲水改性和扩链的温度为40℃～90℃；所述去除溶剂的条件为：真空度为-0.1MPa～-0.099MPa，温度为60℃～80℃。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，将所述混合物和中和剂混合后调节pH值为7～10，加入助溶剂调节固含量为70wt％～90wt％。
9.一种水性涂料，其特征在于，所述水性涂料包括权利要求1～5任一项所述的水性封闭异氰酸酯固化剂或采用权利要求6～8任一项所述制备方法制得的水性封闭异氰酸酯固化剂。
10.根据权利要求9所述的水性涂料，其特征在于，所述水性涂料还包括主体树脂，所述主体树脂选自氨基树脂和聚酯树脂中的至少一种。
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