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1、(10)授权公告号 CN 101619164 B (45)授权公告日 2012.05.23 CN 101619164 B *CN101619164B* (21)申请号 200910056481.7 (22)申请日 2009.08.14 C08G 18/61(2006.01) C08G 18/66(2006.01) C08G 18/42(2006.01) C08L 75/06(2006.01) C09D 175/06(2006.01) (73)专利权人 上海思盛聚合物材料有限公司 地址 201507 上海市金山区漕泾镇平业路 155 号 1 号厂房 (72)发明人 韦雨春 (74)专利代理机构 。
2、上海东亚专利商标代理有限 公司 31208 代理人 董梅 (54) 发明名称 水性聚氨酯及其制备以及由其组成的水性涂 料 (57) 摘要 本发明涉及一种水性聚氨酯及其制备以及由 其组成的水性涂料， 水性聚氨酯按重量份计由聚 硅氧烷改性的聚氨酯 20 40 重量份、 有机溶剂 3 7 重量份、 去离子水 53 77 重量份、 有机胺 类扩链剂13重量份、 pH值调节剂适量组成 ； 其 中， 所述的聚硅氧烷改性的聚氨酯的酸值范围为 10 50mgKOH/g， 所述的 pH 值调节剂控制水性聚 氨酯的 pH 值为 7 8。优点是 ： 通过加入聚硅氧 烷多元醇大幅提高水性聚氨酯的性能， 组成的水 性涂。
3、料具有优异的耐磨性和耐溶剂性能， 同时， 其 各项健康安全指标符合 Adidas 婴幼儿用品标准 要求， 该标准高于欧盟 A-01 标准。 (51)Int.Cl. 审查员 胡新亮 权利要求书 1 页 说明书 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书 1 页 说明书 4 页 1/1 页 2 1. 一种水性聚氨酯， 其特征在于 ： 按重量百分比计， 由以下各组分组成 ： 其中， 所述的聚硅氧烷改性的聚氨酯的酸值范围为 10 50mgKOH/g， 用 pH 值调节剂控 制水性聚氨酯的 pH 值为 7 8 ； 所述聚硅氧烷改性的聚氨酯由按重量百分比计的下述组分制备得到。
4、 ： 其中， 所述聚硅氧烷多元醇的分子量为 1500 3000， 官能度为 2 4， 聚酯多元醇的分 子量为 1500 3000。 2. 根据权利要求 1 所述的水性聚氨酯， 其特征在于 ： 所述的异氰酸酯单体为异佛尔酮 二异氰酸酯、 二环己基甲烷二异氰酸酯、 六亚甲基二异氰酸酯中的一种。 3. 根据权利要求 1 所述的水性聚氨酯， 其特征在于 ： 所述的催化剂为有机铋。 4. 根据权利要求 1 所述的水性聚氨酯， 其特征在于 ： 所述的有机溶剂为 N- 甲基吡咯烷 酮、 二甲基乙酰胺、 二丙二醇二甲醚中的一种。 5. 根据权利要求 1 所述的水性聚氨酯， 其特征在于 ： 所述的有机胺类扩链剂。
5、为乙二胺、 己二胺、 水合肼、 异佛尔酮二胺中的一种。 6. 根据权利要求 1 所述的水性聚氨酯， 其特征在于 ： 所述的 pH 值调节剂为三乙胺。 7. 根据权利要求 1 至 4 之一所述的水性聚氨酯的制备方法， 其特征在于 ： 采用预聚物 混合法， 先将聚硅氧烷多元醇、 聚酯多元醇、 异氰酸酯单体、 二羟甲基丙酸、 催化剂按配方加 入反应釜中， 加入有机溶剂在 60 90反应至完全， 加入 pH 值调节剂中和， 再将上述反应 物高速分散至去离子水中， 加入有机胺类扩链剂在 10 50反应 20 40 分钟， 制得水性 聚氨酯。 8. 根据权利要求 1 至 6 之一所述的水性聚氨酯的用途， 。
6、用于组成水性涂料。 9.根据权利要求8所述的水性聚氨酯的用途， 其特征在于 ： 加入15的水分散型聚 异氰酸酯或氮吡啶交联剂与水性聚氨酯混合， 制成水性涂料。 权 利 要 求 书 CN 101619164 B 2 1/4 页 3 水性聚氨酯及其制备以及由其组成的水性涂料 技术领域 0001 本发明涉及高分子材料领域， 尤其是一种水性聚氨酯及其制备以及由其组成的水 性涂料， 该水性涂料具有高耐磨、 耐溶剂、 优异健康安全性能的特点。 背景技术 0002 随着各国环保法规的确立和人们环保意识的增强， 传统的溶剂型涂料中的挥发性 有机化合物 (VOC) 的排放愈来愈受到限制。因此， 开发低污染、 环。
7、保型的水性涂料已成为涂 料开发的重要方向之一。水性涂料是以水为分散介质的一类涂料， 具有不燃、 不污染环境、 节省能源等优点。 水性聚氨酯产品主要用于织物、 皮革和儿童玩具等， 除用水替代有机溶剂 有利于环境保护外， 对其各项健康安全指标的要求也愈来愈高。水性聚氨酯的研究和开发 虽然较早、 较多， 但随着时代的发展， 该类产品的健康安全性和产品的性能已不能满足市场 的使用要求。 发明内容 0003 本发明所要解决的技术问题在于提供一种具有优异耐磨性能和耐溶剂性能的水 性聚氨酯。 0004 本发明所要解决的另一技术问题在于提供上述水性聚氨酯的制备方法。 0005 本发明所要解决的再一技术问题在于。
8、提供上述水性聚氨酯的用途， 用于制备高性 能、 高安全性水性涂料， 其各项健康安全指标均超过或满足国际和欧盟标准。 0006 本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是 ： 一种水性聚氨酯， 按重量百分比 计包括以下组分 ： 0007 聚硅氧烷改性的聚氨酯 20 40 0008 有机溶剂 3 7 0009 去离子水 53 77 0010 有机胺类扩链剂 1 3 ； 0011 其中， 所述的聚硅氧烷改性的聚氨酯的酸值范围为 10 50mgKOH/g， 采用 pH 值调 节剂控制水性聚氨酯的 pH 值为 7 8。 0012 具体的， 聚硅氧烷改性的聚氨酯的含量可以为 20， 22， 25， 28， 。
9、30， 32， 35， 38 或 40 ； 0013 有机溶剂的含量可以为 3， 4， 5， 6 或 7 ； 0014 去离子水的含量可以为 53， 55， 58， 60， 62， 65， 68， 70， 72， 75 或 77 ； 0015 有机胺类扩链剂的含量可以为 1， 1.2， 1.5， 1.8， 2， 2.2， 2.5， 2.8 或 3 ； 0016 pH 值调节剂为适量， 保证水性聚氨酯的 pH 值控制在 7， 7.2， 7.4， 7.6， 7.8 或 8。 0017 在上述方案的基础上， 所述聚硅氧烷改性的聚氨酯按重量百分比计包括下述组 分 ： 0018 聚硅氧烷多元醇 1 5 。
10、说 明 书 CN 101619164 B 3 2/4 页 4 0019 聚酯多元醇 40 70 0020 异氰酸酯单体 20 50 0021 二羟甲基丙酸 2 8 0022 催化剂 0.01 0.05， 0023 其中， 所述聚硅氧烷多元醇的分子量为 1500 3000， 官能度为 2 4， 聚酯多元醇 的分子量为 1500 3000。 0024 具体的， 聚硅氧烷多元醇的含量可以为 1， 1.5， 2， 2.5， 3， 3.5， 4， 4.5 或 5 ； 0025 聚酯多元醇的含量可以为 40， 45， 50， 55， 60， 65 或 70 ； 0026 异氰酸酯单体的含量可以为 20， 。
11、25， 30， 35， 40， 45 或 50 ； 0027 二羟甲基丙酸的含量可以为 2， 3， 4， 5， 6， 7 或 8 ； 0028 催化剂的含量可以为 0.01 0.05， 0029 其中， 所述聚硅氧烷多元醇的官能度为 2 4。 0030 在上述方案的基础上， 所述的异氰酸酯单体为异佛尔酮二异氰酸酯 (IPDI)、 二环 己基甲烷二异氰酸酯 (HMDI)、 六亚甲基二异氰酸酯 (HDI) 中的一种。 0031 在上述方案的基础上， 聚硅氧烷改性的聚氨酯中， 所述的催化剂为有机铋。 0032 在上述方案的基础上， 聚硅氧烷改性的聚氨酯中， 所述的有机溶剂为 N- 甲基吡咯 烷酮、 。
12、二甲基乙酰胺、 二丙二醇二甲醚等不带羟基的水溶性有机溶剂中的一种。 0033 在上述方案的基础上， 所述的有机胺类扩链剂为乙二胺、 己二胺、 水合肼、 异佛尔 酮二胺等多元胺中的一种。 0034 在上述方案的基础上， 所述的 pH 值调节剂为叔胺类制品， 包括三乙胺等作为中和 剂。 0035 针对上述的水性聚氨酯的制备方法， 采用预聚物混合法， 先将聚硅氧烷多元醇、 聚酯多元醇、 异氰酸酯单体、 二羟甲基丙酸、 催化剂按配方加入反应釜中， 加入有机溶剂在 60 90反应至完全， 加入 pH 值调节剂中和， 再将上述反应物高速分散至去离子水中， 加 入有机胺类扩链剂在 10 50反应 20 40。
13、 分钟， 制得水性聚氨酯。 0036 本发明严格筛选所有反应物和添加物， 控制反应物和添加物中重金属含量、 甲醛 含量、 有机锡化合物、 邻苯二甲酸酯类、 ( 壬、 辛 ) 基酚及其醚类、 多环芳烃、 ( 五氯、 四氯、 邻 苯基 ) 苯酚、 偶氮染料和分散性染料的含量。 0037 针对上述的水性聚氨酯的用途， 用于制备水性涂料。由本发明的水性聚氨酯组成 的高性能、 高安全性水性涂料， 具有优异的耐磨性和耐溶剂性能， 同时其各项健康安全指标 符合 Adidas 婴幼儿用品标准要求， 该标准高于欧盟 A-01 标准。 0038 加入 1 5的水分散型聚异氰酸酯或氮吡啶交联剂与水性聚氨酯混合， 制。
14、成水 性涂料。 0039 本发明的有益效果是 ： 0040 本发明的水性聚氨酯的优异性能， 通过加入聚硅氧烷多元醇大幅提高水性聚氨酯 的性能， 并严格控制所有反应物和添加物中重金属、 甲醛、 有机锡化合物等欧盟高度关注的 限量物质的含量。 0041 由本发明的水性聚氨酯制得的水性涂料具有优异的耐磨性能和耐溶剂性能， 同时 具有优异健康安全性能的水性涂料， 其各项健康安全指标符合 Adidas 婴幼儿用品标准要 说 明 书 CN 101619164 B 4 3/4 页 5 求， 该标准高于欧盟 A-01 标准。 具体实施方式 0042 实施例 1 0043 水性聚氨酯按重量百分比计包括下述组分 。
15、： 0044 聚硅氧烷改性的聚氨酯， 32.2 0045 二丙二醇二甲醚 5 0046 去离子水 60 0047 乙二胺 1.3 0048 三乙胺 1.5。 0049 其中， 32.2聚硅氧烷改性的聚氨酯配方如下 ： 0050 组分 占水性聚氨酯百分比 0051 聚硅氧烷多元醇 1 0052 聚酯多元醇 19 0053 异佛尔酮二异氰酸酯 10.19 0054 二羟甲基丙酸 2 0055 有机铋 0.01。 0056 聚硅氧烷多元醇的分子量为 2000， 聚酯多元醇的分子量为 2000。 0057 制备方法为 ： 采用预聚物混合法， 先将聚硅氧烷多元醇、 聚酯多元醇、 异氰酸酯单 体、 二羟甲。
16、基丙酸、 有机铋按上述配方加入反应釜中， 加入有机溶剂在 60 90至反应完 全 (NCO 基团被检测值不高于理论值为止 )， 加入三乙胺中和， 再将上述反应物高速分散至 去离子水中， 加入 1.5的三乙胺调 pH 值至 7.5， 在 40反应 30 分钟， 制得水性聚氨酯。 0058 实施例 2 0059 水性聚氨酯按重量百分比计为 ： 0060 聚硅氧烷改性的聚氨酯， 27.5 0061 N- 甲基吡咯烷酮 4 0062 去离子水 65 0063 乙二胺 2 0064 三乙胺 1.5。 0065 其中， 27.5的聚硅氧烷改性的聚氨酯按下述配方 ： 0066 组分 占水性聚氨酯百分比 00。
17、67 聚硅氧烷多元醇 1.2 0068 聚酯多元醇 14.29 0069 二环己基甲烷二异氰酸酯 10 0070 二羟甲基丙酸 2 0071 有机铋 ( 催化剂 ) 0.01 ； 0072 聚硅氧烷多元醇的分子量为 2500， 聚酯多元醇的分子量为 2500。 0073 制备方法同实施例 1。 0074 应用例 说 明 书 CN 101619164 B 5 4/4 页 6 0075 取实施例 1 制得的水性聚氨酯 100 重量份， 加入 2 重量份的氮吡啶交联剂， 搅拌均 匀， 测试结果如下 ： 0076 (1) 涂布后按 ISO 标准用 Martindale 方法测定的耐磨性 ( 损坏 ) 大于 30 万次。 0077 (2) 制成的涂料涂膜， 并按 ASTM 测试方法， 耐丁酮溶剂擦拭 100 次。 0078 (3) 对欧盟高度关注的限量物质按 Adidas 婴幼儿用品标准检测， 结果如表 1 下 ： 0079 表 1 0080 0081 说 明 书 CN 101619164 B 6 。