[發明專利]一種硅氧烷改性聚氨酯－丙烯酸酯復合乳液的制備方法

有效

• 申請號: 200810021545.5
• 申請日: 2008-07-29
• 公開（公告）號: CN101328247A
• 公開（公告）日: 2008-12-24
• 發明（設計）人: 張興元;戴家兵;張初銀;白晨艷
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學;合肥市科天化工有限公司
• 主分類號: C08F283/00
• 分類號: C08F283/00;C08G18/83;C08G18/61
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司
• 代理人: 何梅生

一、技術領域：

本發明涉及一種聚氨酯-丙烯酸酯復合乳液的制備方法，確切地說是一種硅氧烷改性聚氨酯-丙烯酸酯復合乳液的制備方法。

二、背景技術：

在目前絕大多數水性聚氨酯類樹脂的合成、制備過程中，由于反應體系的粘度升高等原因，必須在反應過程中加入一定量的有機溶劑如丙酮、丁酮等，這樣在樹脂制備的最后工藝程序中，必須進行脫溶劑處理，既增加了生產工藝程序、設備和成本，又出現了有機溶劑的回收處理及一定的環境污染等問題。

中國專利申請號01108770.6提出的一種聚氨酯-聚丙烯酸酯復合納米水分散體，雖然同時結合了聚氨酯和聚丙烯酸酯二者的性能優勢，但由于在水性聚氨酯中引入了親水基團，且以水為溶劑，所得乳液的表面張力比較高，涂膜耐水性不夠理想，難以滿足對耐水性要求較高的涂裝及粘合需要。另外，由于使用了有機溶劑，還增加了生產成本。中國專利申請號200310112823.5和中國專利申請號03146960.4所提出的聚氨酯-丙烯酸酯水分散體樹脂的制備方法在成核劑中引入了含硅氧烷的烯類單體和功能性硅氧烷單體，但由于該硅氧烷單體會被聚氨酯聚合物所包裹、成膜后會抑制硅氧烷向表面遷移，結果使涂膜耐水性能的提高受到影響。

三、發明內容：

本發明旨在提供一種硅氧烷改性聚氨酯-丙烯酸酯復合乳液的制備方法，所要解決的技術問題是在不使用有機溶劑的條件下制備該復合乳液。

本復合乳液是指硅氧烷改性聚氨酯與聚丙烯酸酯的復合水乳液，其制備方法包括硅氧烷改性聚氨酯分散體的制備和丙烯酸酯單體的聚合，與現有技術的區別是在制備硅氧烷改性聚氨酯時加入丙烯酸酯單體，得到含有丙烯酸酯單體的硅氧烷改性聚氨酯分散體，所述的丙烯酸酯單體的聚合是丙烯酸酯單體在硅氧烷改性聚氨酯分散體中進行的自由基引發乳液聚合得到復合乳液，所述的硅氧烷改性聚氨酯分散體是這樣制備的：以聚氨酯體系內非水性組分重量為基準，16～25％重量的大分子二元醇和3～6.5％重量的二端羥丁基聚二甲基硅氧烷(PDMS)的混合液，在100～120℃脫水0.5～1.5h，加入22.5～32％的二異氰酸酯，在80～100℃反應2～4h，然后加入3.5～4.5％重量的二羥甲基丙酸，2.5～9.1％重量的二元醇擴鏈劑，20～35％重量的丙烯酸酯和0.02～0.05％重量的催化劑二月桂酸二丁基錫，在60～90℃反應1～4h，降溫到0～10℃，在800～4000轉/分的高速剪切下加入3～4％重量的三乙胺反應1～3分鐘，加入200～250％重量的去離子水和3～7.2％重量的多元胺擴鏈劑，攪拌20～40分鐘，得到含有丙烯酸酯單體的硅氧烷改性聚氨酯分散體。

將上述分散體升溫至75～85℃，滴加丙烯酸酯單體重量的0.3～0.8％過氧化物引發劑，使丙烯酸酯單體原位乳液聚合3～5小時，再升溫至85～95℃聚合半小時，冷卻降溫后即得硅氧烷改性聚氨酯-丙烯酸酯復合乳液。

所述大分子二元醇，選自聚己內酯二元醇(PJ)或/和聚碳酸酯二元醇(PCD)或/和聚四氫呋喃醚二元醇(PTMG)或/和聚丙二醇(PPG)等。

所述二異氰酸酯，選自甲苯二異氰酸酯(TDI)或/和異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)等。

所述二元醇擴鏈劑，選自1，4-丁二醇(BDO)或/和1，6-己二醇(HDO)或/和二羥甲基環己烷(CX)等。

所述多元胺擴鏈劑，選自異佛爾酮二胺(IPD)或/和1，6-己二胺(HD)等。

所述丙烯酸酯單體，選自甲基丙烯酸甲酯(MMA)或/和甲基丙烯酸丁酯(MBA)或/和丙烯酸甲酯(MA)或/和丙烯酸乙酯(EA)或/和丙烯酸丁酯(BA)等。

所述引發劑，選自過硫酸銨或/和過硫酸鉀等。

圖1給出了硅氧烷改性聚氨酯-丙烯酸酯復合乳液粒子形態的透射電鏡圖(TEM)。該圖清楚顯示粒子形態規整、大小均勻，平均粒徑在40nm左右。復合乳液粒子由于聚氨酯分子鏈上的親水基-COOH在微粒外殼上形成雙電子層，使乳液十分穩定。