本發明公開一種二氧化碳基水性聚氨酯、制備方法及涂料，屬于涂料技術領域。該二氧化碳基水性聚氨酯結構式如式(Ⅰ)或式(Ⅱ)所示。本發明還提供式(Ⅰ)或式(Ⅱ)結構的二氧化碳基水性聚氨酯的制備方法，該方法是將二氧化碳基二元醇、聚酯或聚醚二元醇、二異氰酸酯及羧酸類親水擴鏈劑或胺類親水擴鏈劑攪拌反應，得到末端帶有NCO的聚氨酯預聚物；然后向末端帶有NCO的聚氨酯預聚物中加入堿性或酸性中和劑攪拌，得到水性聚氨酯預聚物；最后向水性聚氨酯預聚物中加入多元胺擴鏈劑，得到二氧化碳基水性聚氨酯。本發明還提供一種二氧化碳基水性聚氨酯涂料，該涂料具有良好的耐水解、耐氧化及機械性能。

技術領域

本發明屬于涂料技術領域，具體涉及一種二氧化碳基水性聚氨酯、制備方法及涂料。

背景技術

得益于聚氨酯涂膜良好的耐磨性、耐腐蝕性、耐化學品性以及優異的機械性能，聚氨酯涂料被廣泛用于家居涂裝、金屬防腐、汽車涂裝、地板漆、路標漆等。然而，市面上的產品大多為溶劑型聚氨酯，其較高易揮發溶劑含量的缺點限制了它的使用，更在某種程度上激發了水性聚氨酯的發展。

相比于溶劑型涂料，水性聚氨酯以無毒無污染的水為分散介質，具有毒性小、不易燃燒、低污染性、節能、安全等優點的同時，還將聚氨酯涂料機械性能好、附著力強、耐磨性好等特性與水性涂料低易揮發溶劑的優點相結合，具有廣闊的應用前景。

然而，普通水性聚氨酯所用的低聚物多元醇主要為聚酯型和聚醚型，聚酯型低聚物多元醇具有耐水解性差的缺點，聚醚型具有耐氧化及機械性能差的缺點，而二氧化碳基聚(碳酸酯-醚)型水性聚氨酯兼具耐水解、耐氧化及較好的機械性能，具有替代傳統聚氨酯的潛質。公開號為CN 103044650A的中國專利中所提及的二氧化碳基水性聚氨酯以丙酮法制備，因此造成了有機溶劑的大量消耗，由此帶來的溶劑、耗能大大增加了水性聚氨酯制備過程的成本及污染，不利于工業化大生產。另外，丙酮法不利于交聯結構聚氨酯的生成，在某種程度上限制了它的發展。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有的二氧化碳基水性聚氨酯制備過程的溶劑使用量大且很難制備交聯結構的二氧化碳基水性聚氨酯的問題，而提供一種二氧化碳基水性聚氨酯、制備方法及涂料。

本發明首先提供一種二氧化碳基水性聚氨酯，結構式如式(Ⅰ)所示：

式(Ⅰ)中，R為

R₁為

R₂為

其中，m₁,n₁,n₂,n₃,n₄,n₅,n₆均為聚合度，5≤m₁≤40，10≤n₁≤100，5≤n₂≤15，5≤n₃≤30，5≤n₄≤30，13≤n₅≤40，9≤n₆≤27；

R₃為CH₂或H₂C-CH₂；

R₄為NH₄或Na。

本發明還提供式(Ⅰ)結構的二氧化碳基水性聚氨酯的制備方法，包括以下步驟：

步驟一：將二氧化碳基二元醇、聚酯或聚醚二元醇、二異氰酸酯和羧酸類親水擴鏈劑攪拌反應，得到末端帶有NCO的聚氨酯預聚物；

步驟二：向步驟一得到的末端帶有NCO的聚氨酯預聚物中加入堿性中和劑攪拌，得到水性聚氨酯預聚物；