单组份聚天门冬氨酸酯面漆涂料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种单组份聚天门冬氨酸酯面漆涂料的制备方法，属建筑涂料技术领 域。
【背景技术】
[0002] 聚天门冬氨酸酯型聚脲是最近发展起来的一种聚脲新品种，具有优异的耐侯性、 保光性、柔韧性和力学性能，与喷涂聚脲弹性体(SPUA)相比，其最大的特点是改变了喷涂聚 脲凝胶时间短的缺点，通过对其固化速度的调节，实现喷涂、滚涂或刷涂施工。
[0003] 聚天门冬氨酸酯型聚脲涂料通常为双组份固化体系，如公开号为CN102108244A、 CN103031045A、CN103436148A、CN103820014A、CN103834282A、CN104530943A、CN104497825A 的中国专利文献，分别公开了几种不同的双组份聚天门冬氨酸酯型聚脲涂料的制备方法。 这种双组份固化体系使用时双组份以一定的比例混合均匀后再涂布施工，为保证施工质 量，在施工前期务必准确计量并混合均匀，否则最终会产生漆膜的性能缺陷，混合完成后需 尽快涂布结束(施工适用期较短，一般只有15~20min)，若未能及时施工很容易造成材料的 浪费。因此，若能将聚天门冬氨酸酯型聚脲涂料制备成性能稳定、使用方便的单组份湿固化 体系，则其将会成为施工单位最理想的面漆涂料之一。
【发明内容】
[0004] 发明目的
[0005] 本发明的目的是提供一种单组份聚天门冬氨酸酯面漆涂料的制备方法，所得面漆 涂料使用方便。
[0006] 发明概述
[0007] 本发明提供了一种单组份聚天门冬氨酸酯面漆涂料的制备方法，包括以下步骤，
[0008] (1)将酮类封端剂、聚天门冬氨酸酯、第一催化剂在第一有机溶剂中于120~140°C 下回流反应4~6小时，使聚天门冬氨酸酯的仲氨基完全与酮类封端剂反应，除去未反应的 酮类封端剂及第一有机溶剂后，得到封端的聚天门冬氨酸酯，其中所述酮类封端剂为丙酮、 丁酮、甲基异丙基甲酮、甲基异丁基甲酮或环己酮中的至少一种，所述第一催化剂为四氯化 钛，聚天门冬氨酸酯中的仲氨基、酮类封端剂和第一催化剂的摩尔比为2: (2~2.8): (0.009 ~0.039);
[0009] (2)聚氨酯预聚体的制备:聚合物多元醇与脂肪族异氰酸酯反应后，与可选的第二 有机溶剂混合得到聚氨酯预聚体；
[0010] (3)将封端的聚天门冬氨酸酯、聚氨酯预聚体和助剂混合均匀，得到单组份聚天门 冬氨酸酯面漆涂料。
[0011] 所述聚天门冬氨酸酯为二聚型聚天门冬氨酸酯，优选为二聚型脂肪族聚天门冬氨 酸酯，其通用结构式如下所示，可商购，如拜耳聚合物责任有限公司的型号为Desmophen NH XP-7068、Desmophen NH 1420、Desmophen NH 1520的商品，或珠海飞扬化工有限公司的型 号为F420、F520、F524的商品，这些常用的聚天门冬氨酸酯的分子量在500~700范围内，NH 当量在250~350g/mol范围内，其中NH当量是指每mol聚天门冬氨酸酯分子中所含仲氨基的 质量。
[0013] 酮类封端剂与聚天门冬氨酸酯中的仲氨基之间的反应为已知反应类型，反应产物 为酮亚胺和水，为了促进反应完全进行，需要将生成的水及时移除，常用的方法是在回流反 应过程中，用第一有机溶剂充当带水剂将水及时带出。本领域技术人员可以根据现有技术 及反应体系的物性特点确定第一有机溶剂的具体物质。所述第一有机溶剂优选为甲苯或 苯，更优选为甲苯，用量为聚天门冬氨酸酯质量的20%~40%。
[0014] 所述聚氨酯预聚体为本领域现有技术，为脂肪族异氰酸酯与聚合物多元醇聚合而 成、并以异氰酸酯基封端的产物，优选所述聚氨酯预聚体的NCO含量为4.5%~9%，第二有 机溶剂用量为所述聚氨酯预聚体总质量的〇~18.8%。
[0015] 优选的，所述聚合物多元醇为聚醚多元醇和/或聚酯多元醇，其中所述聚醚多元醇 为聚氧化乙烯为主链的二醇或三醇，如吧10、呢20、似03、吧30，分子量选用本领域常用分子 量，优选为1000~3000;所述聚酯多元醇为脂肪族聚酯多元醇，羟基含量为3%~3.5%，如 拜耳聚合物责任有限公司的Desmophen 670或珠海飞扬化工有限公司的F1190等，更优选所 述聚合物多元醇为质量比为14:1~2:1的聚醚多元醇与聚酯多元醇的混合物。
[0016] 优选的，所述脂肪族异氰酸酯为皿1、吓01、出週)1、皿1缩二脲、皿1三聚体、1?01三 聚体中的至少一种，更优选为HDI、IPDI、H 12MDI、HDI三聚体、Iroi三聚体中的至少一种，最优 选为IPDI或H12MDI(其中的一种)和HDI三聚体的质量比为4.3:1~0.57:1的混合物。
[0017] 具体的，聚合物多元醇与脂肪族异氰酸酯在第二催化剂存在下反应，优选所述第 二催化剂为辛酸亚锡和/或二月桂酸二丁基锡，第二催化剂的用量为聚合物多元醇与脂肪 族异氰酸酯总质量的0.01%~0.03%。通常，为了方便操作，所述第二催化剂只选用一种物 质，即可以为辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡。更具体的操作可以是:将聚合物多元醇加入反 应容器中，真空度-0.08~-O.IMPa、110~120°C下脱水2-3小时(脱水后以卡尔费休法测得 含水率低于万分之五)后，降温至68~75°C，通氮气或干燥空气解除真空；依次加入脂肪族 异氰酸酯、第二催化剂，75~85°C恒温反应2~3小时，反应完成后降温至50~60°C，加入第 二有机溶剂搅拌均匀后，得到聚氨酯预聚体。
[0018] 优选的，步骤(3)中封端的聚天门冬氨酸酯、聚氨酯预聚体的质量份数分别为15~ 30份、50份。
[0019] 步骤(3)中所述助剂为本领域可选用的多种助剂，具体品种和用量均可由本领域 技术人员经试验确定。优选的，所述助剂按质量份数计包括以下组分:颜填料13~25份、分 散剂0.2~0.4份、抗老化剂0.2~0.5份、消泡剂0.2~0.4份、流平剂0.2~0.4份、防沉剂0.2 ~0.5份、第三有机溶剂5~10份。
[0020] 上述质量份数的计量基准相同。
[0021] 所述第二有机溶剂和第三有机溶剂可以相同或不同，均选自乙酸乙酯、乙酸丁酯、 丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯中的至少一种。
[0022] 具体的，所述颜填料为本行业公知的颜料和填料;其中，所述的颜料选自金红石型 钛白粉(如市售R-l〇3、R-902、R-960等）、炭黑、纳米级氧化铁(黑、红、黄、绿)等中的至少一 种;所述的填料选自细度为600~1500目的滑石粉、碳酸钙、石英粉、硫酸钡中的至少一种。 优选的，所述颜填料为800~1200目的滑石粉和钛白粉的混合物，混合比例可由本领域技术 人员经实验确定。
[0023] 所述抗老化剂包括紫外吸收剂和抗氧剂;其中，所述的紫外吸收剂优选为苯并三 唑类光稳定剂(如市售uv-326，uv-327等）；所述的抗氧剂优选为受阻酚类化合物(如2,6_二 叔丁基-4-甲基苯酚（以下简称"BHT"）或四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇 酯（以下简称"1010"）等。
[0024]所述的分散剂可选自市售毕克化学公司的BKY-IΠΚΒΥΚ-118或东莞市叁漆化工原 料有限公司的Lencolo 1250等;所述的消泡剂可选自市售毕克化学公司的BYK-A 530、ΒΥΚ-A 555或普通甲基硅油201等；所述的流平剂可选自市售毕克化学公司的ΒΥΚ300、ΒΥΚ306、 ΒΥΚ333或巴斯夫科宁化工公司的PERENOL?F40等。
[0025] 所述的防沉剂可选自有机膨润土、气相二氧化硅、聚酰胺蜡(如市售日本楠木化成 株式会社生产的Disparlon6900-20X或英国海名斯特殊化学公司提供的THIXATROL P200X 防沉剂)等业内常用的涂料流变控制剂。
[0026] 本发明所述"至少一种"，是指可以是可选物质中的一种或两种以上任意比例的组 合物。
[0027] 本发明中所述的单组份聚天门冬氨酸酯面漆涂料施工方式可采用滚涂、刷涂或喷 涂施工，最佳的涂布厚度为0.2~0.3mm。
[0028] 本发明单组份聚天门冬氨酸树脂聚脲涂料的制备方法和反应原理如下：
[0029] 封端的聚天门冬氨酸酯(聚天门冬氨酸酯的封端反应如下式（1)所示，聚天门冬氨 酸酯上的仲氨基团（NH)在第一催化剂的存在下，与酮类封端剂反应脱水生成烯胺)和脂肪 族异氰酸酯预聚体进行混合，并辅以其他助剂物质如粉体填料、第三有机溶剂等，制成高单 组份聚天门冬氨酸酯面漆涂料。涂布施工后，如下式(2)和下式(3)所示，基材或环境中的水 分将封端的聚天门冬氨酸酯分解成酮类封端剂和聚天门冬氨酸酯，聚天门冬氨酸酯上的仲 氨基团(NH)再与聚氨酯预聚体中的NCO反应生成聚脲结构，酮类封端剂及溶剂挥发掉。
[0031] 本发明所述单组份聚天门冬氨酸酯面漆涂料与现有技术相比所具有的积极效果 在于：
[0032] (1)相比于单组份聚脲涂料，本发明的封端对象为脂肪族聚天门冬氨酸酯时，与之 匹配的聚氨酯预聚体为脂肪族异氰酸酯体系，涂膜固化后具有超高的室外耐候能力。
[0033] (2)相比于双组份聚天门冬氨酸酯涂料，本发明为单组份固化体系，使用方便，无 需现场精确计量和充分搅拌，不会产生因未能及时涂布完成而造成的浪费。
【附图说明】
[0034] 图1为实施例1封端前后聚天门冬氨酸酯的红外谱图对照，其中a_封端前;b_封端