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引言

单组分水性聚氨酯木器涂料以水为分散介质，是一种无污染、节能型涂料，具有环境友好特性，且施工方便，能耗低，适用于连续化工业生产，具有广阔的发展前景

[1]

。现有的水性聚氨酯木器涂料以羧酸盐型水性聚氨酯为主，产品固含量较低（一般不超过35%）

[2]

。体系中过多的水分会造成涂膜干燥滞缓，连续化涂装时，需要增加红外预烘以及强制干燥设备，一方面延长了生产工艺长度，并增加了能耗，提高了涂装成本，另一方面使得漆膜丰满度较低，产生流平性差、爆泡等缺陷，影响涂膜的装饰性。

磺酸盐为强酸强碱盐，离子化强度高，乳胶粒子间可形成较强的静电排斥作用，阻止胶粒凝聚，可制得高固含量的水性聚氨酯，其最高理论固含量可达70%以上

[3]

。亲水性强的磺酸盐基团能够赋予水性聚氨酯高固含量，但同时其涂膜耐水性差于羧酸盐型水性聚氨酯。在树脂分子链上同时引入磺酸盐亲水基团以及羧酸盐亲水基团，则可结合磺酸型和羧酸型水性聚氨酯各自的性能特点，制备磺酸/羧酸盐复合型水性聚氨酯，这种同时引入两种亲水基团的工艺不但可以提高体系固含量，还可保证涂膜耐水性不受影响

[4]

。本研究通过羧酸、磺酸盐基团复配引入，并同时于软硬段引入磺酸盐基团的方式，并结合复合扩链的方式，制备了固含量达到50%，且综合性能优异的高固含量水性聚氨酯木器保护涂料。

1  

试验部分

1.1  

主要原料

间苯二甲酸-5-磺酸钠，百顺（北京）化学科技；六氢苯酐，上海和氏璧化工；1，4环己烷二甲醇，美国依斯曼；己二酸，德国巴斯夫；NPG，帕斯托；单丁基氧化锡，南通艾德旺化工； TNPP，宿迁市瑞优赛福资源再生科技；乙二氨基乙（丙）基磺酸钠（AAS），德固萨；乙二醇丁醚（EB），江苏天音化工； IPDI，德固萨；DBTDL，北京三安；DMPA，美国GED；丁酮（MEK），陶氏化工；三乙胺（TEA），浙江建德建业有机化工；三乙烯四胺（TETA），陶氏化工；消泡剂，BYK；流平剂（Troy Troysol LAC），环绮化工；增稠剂，罗门哈斯；消光剂，德固萨。以上原料均为工业级。

1.2

合成工艺及涂料制备

1.2.1  磺酸盐型端—OH聚酯多元醇合成

将计量的二元醇、二元酸、单丁基氧化锡加入反应瓶中，加热至160 ℃开始酯化，以10 ℃/h的速度逐渐升至210 ℃保温酯化，至酸值小于5 mgKOH/g时通入N

2

，带走体系中残留水分，既得磺酸盐型端—OH聚酯多元醇组分。

1.2.2  

磺酸

/

羧酸盐聚氨酯预聚物合成

在制备好的磺酸盐型聚酯加入计量的TMP、IPDI、DBTDL、TNPP，升温至70 ~ 80 ℃反应2 h，加入DMPA，保温反应至体系NCO含量等于或低于理论值时，降温，既得羧酸盐/磺酸盐聚氨酯预聚物。

1.2.3  

高固含量磺酸

/

羧酸盐水性聚氨酯分散体制备

常温下先将TEA加入预聚物中进行中和，再加入AAS，反应一定时间后，在高剪切力作用下加入去离子水进行分散，同时加入TETA进行复合扩联，得到半透明状分散体，减压脱除有机溶剂后制得高固含量的羧酸/磺酸盐聚氨酯分散体。

1.2.4  

高固含量磺酸

/

羧酸盐复合型水性聚氨酯木器涂料制备

在制备好的分散体中加入一定量的成膜助剂、流平剂、消泡剂、润湿剂、消光剂、抗划伤助剂、防霉剂等，制得高固含磺酸/羧酸盐复合型水性聚氨酯木器涂料。

1.3  

测试与表征

1.3.1

 NCO

百分含量的测定

采用二正丁胺法测定体系NCO百分含量。

1.3.2  

黏度测定

使用数字式黏度计测定。

1.3.3  

红外谱图结构分析

使用美国珀金-埃尔默（PERKIN-ELMER）公司的SPECTRUM 2000红外分析仪对本研究合成的磺酸盐型聚酯多元醇进行红外谱图特征结构分析。

1.3.4  

粒子形态、粒径及其分布表征

采用日本电子光学公司JEM1200EX透射电子显微镜作透射电镜、MALVERN公司的激光动态散射仪Zetasizer Nano Zs Zen 3600，对研究所得水分散体的形态、粒径及其分布表征。

1.3.5  

拉伸强度及其伸长率的测量

按照GB/T 528—2009标准方法及要求测定。

1.3.6  

涂膜综合性能检测

    按照GBT23999—2009 《室内装饰装修用水性木器涂料》要求及方法检测涂....