本发明属于水性工业涂料塑胶漆领域，具体涉及一种水性聚氨酯组合物的合成及应用。
背景技术：
1、随着全球经济的发展和人们对生活品质要求的提高，塑胶漆市场需求不断增长。近年来，塑胶漆行业呈现出稳步增长的趋势，市场规模不断扩大。塑胶漆行业是涂料行业的一个重要分支，在建筑、家具、汽车、家电等领域都有广泛应用。
2、随着环保意识的提高和技术的不断进步，塑胶漆行业在涂料行业中的地位逐渐提升，对整个涂料行业的发展具有重要影响。其中汽车行业的需求随着汽车工业的发展，对汽车内外饰的塑胶漆需求持续增长。家居装饰方面的需求家居装饰市场的繁荣带动了塑胶漆在家具、门窗等产品上的应用需求。电子行业的需求电子产品外壳及内部零件的喷涂需求不断扩大。其他行业如玩具、体育器材等行业对塑胶漆的需求也在逐年增加。
3、随着环保要求的提高和新型涂装技术的出现，传统塑胶漆企业面临技术升级的压力，无毒、低voc排放的环保型塑胶漆成为行业发展趋势。环保化趋势企业加大研发投入，推动塑胶漆技术的创新和应用。
4、同时伴随着石化行业的迅猛发展，各种以不同塑料为基材的工业制品、电子产品、日用品、玩具制品等等充实了我们的生活。产品涉及家装、汽车饰配、摩托车、家用电器、电脑、电动车、吸尘器、手机、电视机、电动工具、玩具等各领域。其底材囊括了包括abs、as、ps、ips、pp、pc、pe、pet、pvc、tpr等等在内的多种塑胶基材，这些结构多样复杂的基材对于塑胶漆的性能提出了严峻挑战，如何开发出一款绿色环保满足不同塑胶基材性能的水性塑胶涂料成为行业发展亟需解决的一个难题。
5、现有技术中已公开了加入n-(烷基c4)吡咯烷酮代替n-甲基吡咯烷酮的聚氨酯水分散体的合成方法，但发明人在实践中发现该方法制备的预聚体会黄变，对于有黄变要求的应用场合其制备的分散体有明显的使用局限性，此外n-(烷基c4)吡咯烷酮还导致制备过程中体系反应速率不可控，重均分子量偏大，造成后期制备分散体过程时沉淀物的产生，而如何减少沉淀物的含量也是水性聚氨酯领域亟需解决的难题之一。
6、综上，目前引入n-(烷基c4)吡咯烷酮的方案中仍存在上述问题亟需解决。
技术实现思路
1、本发明的目的之一在于提供一种水性聚氨酯组合物的制备方法，该方法可以有效降组合物低沉淀物含量和得到低色号水性聚氨酯组合物。
2、为实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：
3、一种水性聚氨酯组合物的制备方法，所述制备方法包含如下步骤：
4、s1：合成异氰酸酯封端的预聚物；
5、s2：向预聚物中加入稀释剂经中和反应后分散得到水性聚氨酯粗乳液；
6、s3：向水性聚氨酯粗乳液中加入氨基扩链剂得水性聚氨酯粗乳液，脱除低沸点溶剂，得到水性聚氨酯组合物。
7、前述现有技术中已公开了加入n-(烷基c4)吡咯烷酮的方案，但带来了沉淀和色号的问题。发明人在研究中惊奇地发现，通过在预聚结束后期加入nbp，避免了预聚过程中存在nbp导致反应速率难以控制，使得重均分子量超大最终导致产品制备过程中出渣，难以满足应用需求，而如何减少甚至消除组合物沉淀量也是行业关注的重点之一。同时，令人惊奇的是，通过在制备异氰酸酯封端预聚物后期低温时加入nbp，还可明显降低预聚物黄变现象，最终制备的水性聚氨酯组合物对于一些对黄变要求较高的高端白漆塑胶漆应用领域更能满足行业应用需求。
8、在本发明的一种实施方案中，s1所述异氰酸酯封端的预聚物为包含如下各组分的原料反应制得：多异氰酸酯、大分子多元醇、小分子多元醇、亲水扩链剂、主链和/或侧链含有聚氧化乙烯链段的一元醇和/或二元醇；优选地，所述多异氰酸酯用量为异氰酸酯封端预聚物质量的32-42wt％；优选地，所述大分子多元醇用量为异氰酸酯封端预聚物质量的47-62.5％；优选地，所述小分子多元醇用量为异氰酸酯封端预聚物质量的0-6wt％；优选地，所述亲水扩链剂用量为异氰酸酯封端预聚物质量的4-5wt％；优选地，所述主链和/或侧链含有聚氧化乙烯链段的一元醇和/或二元醇用量为异氰酸酯封端预聚物质量的0.5-1.2wt％；优选地，所述低沸点溶剂用量为异氰酸酯封端预聚物质量的0.8-1.5倍。
9、在本发明的一种实施方案中，s1所述多异氰酸酯是脂肪族多异氰酸酯、脂环族多异氰酸酯、芳香族多异氰酸酯中的一种或多种，优选甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、戊二异氰酸酯、六氢甲苯二异氰酸酯、三甲基己烷二异氰酸酯、苯二甲撑二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、十二烷基二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种，更优选二环己基甲烷二异氰酸酯和/或异佛尔酮二异氰酸酯。
10、在本发明的一种实施方案中，s1所述大分子多元醇为至少含有两个活泼氢可与异氰酸酯基反应的醇醚酯类化合物中的一种或多种，优选聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙二醇-丙二醇、聚四氢呋喃醚二醇、二聚酸聚酯多元醇、聚烯烃多元醇、聚己内酯二元醇、聚碳酸酯二元醇、聚己二酸乙二醇酯二元醇、聚己二酸1,4-丁二醇酯二元醇、聚己二酸新戊二醇酯二元醇、聚己二酸1,6-己二醇酯二元醇和聚己二酸新戊二醇酯1,6-己二醇酯二元醇、苯酐聚酯多元醇中的一种或多种，更优选聚碳酸酯二元醇；优选地，所述大分子多元醇的数均分子量为500-3000，优选800-2000。
11、在本发明的一种实施方案中，s1所述小分子多元醇为分子量小于500g/mol含有可与异氰酸酯反应基团的多官能化合物，优选乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、3-甲基戊烷-1,5-戊二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、1,4-环己基二甲醇、1,2-环己二醇、1,4-环己二醇、2-乙基-3-丙基戊二醇、2,2-二甲基戊二醇、二甘醇、丙三醇和三羟甲基丙烷中的一种或多种，更优选1,4-环己烷二甲醇。
12、在本发明的一种实施方案中，s1所述亲水扩链剂为含有离子基团或潜在离子基团的可与异氰酸酯反应的活泼氢扩链剂，优选二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、氨基酸、氨基磺酸盐、酒石酸、n,n-二羟甲基马来酰胺酸、二氨基苯甲酸、二羟基丙磺酸钠中的一种或多种，更优选二羟甲基丙酸。
13、在本发明的一种实施方案中，s1所述主链和/或侧链含有聚氧化乙烯链段的一元醇和/或二元醇为含有聚氧化乙烯链段的聚合单元中含有90-100wt％的环氧乙烷，优选为tego chemie公司的d-3403、perstrop公司的ymertm n120和韩国乐天公司的mpeg1200中的一种或多种，更优选为韩国乐天公司的mpeg1200。
14、在本发明的一种实施方案中，s1所述低沸点溶剂为沸点低于100℃的有机溶剂，优选丙酮、甲基乙基酮、环己烷、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烷、乙酸乙酯、戊烷、庚烷、己烷中的一种或多种，更优选丙酮。
15、在本发明的一种实施方案中，s1中反应的温度为60-90℃。
16、在本发明的一种实施方案中，s2所述稀释剂为n位取代基至少为四个以上烷基碳链的含吡咯烷酮结构的化合物，优选n-丁基吡咯烷酮；其结构如下：
17、
18、；优选地，稀释剂用量为异氰酸酯封端预聚物质量的18-52wt％。
19、在本发明的一种实施方案中，s2所述中和剂为具有中和功能的有机或无机化合物，优选氢氧化纳、氢氧化钾、三乙胺、n，n-二甲基乙醇胺、二甲基环己胺、三乙醇胺、甲基二乙醇胺、二异丙醇胺、乙基二异丙胺、二异丙基环己基胺、n-甲基吗啉、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、氨水中的一种或多种，更优选三乙胺；优选地，中和剂用量为异氰酸酯封端预聚物质量的3-3.5wt％。
20、在本发明的一种实施方案中，s2所述中和的温度为35-45℃。
21、在本发明的一种实施方案中，s3所述氨基扩链剂为至少包含两个活泼氢的可与异氰酸酯反应的多元胺，优选乙二胺、二环己基甲烷二胺、羟乙基乙二胺、氨基硅氧烷、二乙烯三胺、三乙烯四胺、六亚甲基二胺、五亚甲基二胺、二亚乙基三胺、异佛尔酮二胺、4,4-二苯基甲烷二胺中的一种或多种，更优选异佛尔酮二胺；优选地，所述氨基扩链剂用量为异氰酸酯封端预聚物质量的3-4wt％。
22、在本发明的一种实施方案中，s3中脱除低沸点溶剂的方式为减压蒸馏；优选地，减压蒸馏的温度在40-60℃。
23、本发明的另一目的在于提供一种水性聚氨酯组合物。
24、一种水性聚氨酯组合物，所述组合物采用上述的制备方法制备得到，所述水性聚氨酯组合物含有在预聚完成后加入稀释剂；优选地，所述稀释剂为n位取代基至少为四个以上烷基碳链的含吡咯烷酮结构的化合物，优选n-丁基吡咯烷酮。
25、本发明的又一目的在于提供一种水性聚氨酯组合物的用途。
26、一种水性聚氨酯组合物的用途，所述组合物采用上述的制备方法制备得到，或为上述的组合物，所述组合物用于工业涂料塑胶漆领域。
27、本发明的有益效果主要体现在以下几个方面：
28、(1)本发明的水性聚氨酯组合物，可得到更好的减少组合物沉淀物的产生和白漆效果。
29、(2)本发明提供的含特殊稀释剂的水性聚氨酯组合物，对塑胶基材尤其是两性塑胶基材有很好的附着力表现，解决了塑胶漆应用领域附着力难的问题。
30、(3)本发明提供的水性聚氨酯组合物合成工艺简单高效，有较高的实际应用价值，适合工业漆涂料领域塑胶漆行业的广泛推广。
1.一种水性聚氨酯组合物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包含如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s1所述异氰酸酯封端的预聚物为包含如下各组分的原料反应制得：多异氰酸酯、大分子多元醇、小分子多元醇、亲水扩链剂、主链和/或侧链含有聚氧化乙烯链段的一元醇和/或二元醇；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，s1中反应的温度为60-90℃。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s2所述稀释剂为n位取代基至少为四个以上烷基碳链的含吡咯烷酮结构的化合物，优选n-丁基吡咯烷酮；
5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，s2所述中和的温度为35-45℃。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s3所述氨基扩链剂为至少包含两个活泼氢的可与异氰酸酯反应的多元胺，优选乙二胺、二环己基甲烷二胺、羟乙基乙二胺、氨基硅氧烷、二乙烯三胺、三乙烯四胺、六亚甲基二胺、五亚甲基二胺、二亚乙基三胺、异佛尔酮二胺、4,4-二苯基甲烷二胺中的一种或多种，更优选异佛尔酮二胺；
7.根据权利要求1或6所述的制备方法，其特征在于，s3中脱除低沸点溶剂的方式为减压蒸馏；
8.一种水性聚氨酯组合物，所述组合物采用权利要求1-7中任一项所述的制备方法制备得到，所述水性聚氨酯组合物含有在预聚完成后加入稀释剂；
9.一种水性聚氨酯组合物的用途，所述组合物采用权利要求1-7中任一项所述的制备方法制备得到，或为权利要求8所述的组合物，所述组合物用于工业涂料塑胶漆领域。
