[發明專利]一種聚氨酯丙烯酸二元分散復合乳液的制備方法

無效

• 申請號: 200810047543.3
• 申請日: 2008-04-30
• 公開（公告）號: CN101270225A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發明（設計）人: 易英;黃疇;葉發銀;鄭化
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C08L75/04
• 分類號: C08L75/04;C08L51/08;C08G18/83;C08F283/00;C08F2/22
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 唐萬榮

技術領域

本發明屬于高分子合成技術領域，也屬于涂料科學技術領域，具體涉及一種聚氨酯丙烯酸二元分散復合乳液的制備方法。

背景技術

水性聚氨酯以其VOC含量低、性能優異而在粘合劑、涂料及油墨等領域得到廣泛應用。聚氨酯具有優異的彈性、耐磨性、韌性、附著力和出眾的低溫抗沖擊性，而其硬度、耐水和耐堿性不足；而丙烯酸酯樹脂具有優良的耐候性、硬度、耐水和耐堿性，但是其彈性和耐磨性差。人們將這兩種樹脂復合，以結合它們的優點。目前，采用丙烯酸樹脂對水性聚氨酯的改性，主要研究工作集中在以下幾個方面：(1)通過共混(中國專利申請號：200480020225.8)，可以使聚氨酯的高耐磨性和良好的機械性能以及丙烯酸良好的耐候性和耐水性二者有機地結合起來。然而，共混樹脂的相容性不佳，乳液穩定性差。(2)制備聚氨酯丙烯酸共聚乳液(中國專利：ZL03113854.3；中國專利：ZL?93110541.2)。(3)制備聚氨酯丙烯酸核-殼乳液。中國專利：ZL?200310112355.1以丙烯酸酯化聚氨酯單體與丙烯酸酯類軟單體的共聚物為核，再往外接枝上丙烯酸酯類硬單體為殼制備核-殼乳液；中國專利：ZL200310112823.5以成核的烯類單體作為介質的條件下，先制備含羧基基團的聚氨酯預聚物，經中和，水分散生成為相當于高分子乳化劑的聚氨酯預聚物，擴鏈后再加入可聚合的烯類單體，在引發劑存在下自由基聚合成具有核殼結構的水分散性樹脂。(4)聚氨酯-聚丙烯酸酯膠乳互穿網絡聚合物乳液(中國專利：ZL?200410012458.5)。(5)聚氨酯-丙烯酸酯復合細乳液(中國專利：ZL?200410041599.X)。(2)～(5)所述方法均在一定程度上提高了樹脂的相容性，樹脂涂膜的耐水、耐溶劑性能及力學強度有所提高，但并未得到顯著改善。主要原因是，乳液粒子大多以物理纏結成膜，親水性基團的保留使涂膜的耐水性能得不到提高，同時，涂膜的交聯度較低，使耐溶劑性能及力學強度較差；膠乳成膜后，涂膜光澤有待改善。

發明內容

本發明目的在于提供一種聚氨酯丙烯酸二元分散復合乳液的制備方法，該方法得到的復合乳液可在室溫條件下自交聯固化，涂膜具有優異的抗張強度、抗沖擊強度、耐水性和耐侯性。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是：一種聚氨酯丙烯酸二元分散復合乳液的制備方法，其特征在于它包括以下步驟：

(1)聚氨酯種子乳液的制備：在氮氣保護下，將多異氰酸酯和低聚物二元醇按質量比1∶0.6～0.9混合，反應50～90min后，加入丁酮溶劑，其中多異氰酸酯與丁酮的質量比為1∶2～7，加熱升溫至60～90℃，恒溫60～120min，采用二正丁胺法(GB6743-86)測定反應物中-NCO基含量，反應至-NCO基含量為初始-NCO基含量的30～40％時，加入小分子親水擴鏈劑，多異氰酸酯與小分子親水擴鏈劑的質量比為1∶0.2～0.4，在70～80℃反應至-NCO基含量基本不變為止；加入二官能度封閉劑進行封端反應，得封端型氨酯預聚體，其中多異氰酸酯與二官能度封閉劑的質量比為1∶0.05～0.09；將上述封端型氨酯預聚體降溫至30～50℃，加入中和劑，其中多異氰酸酯與中和劑的質量比為1∶0.07～0.11，攪拌10～30min后，將中和產物轉移到乳化釜中，冷卻至10～30℃，將去離子水加入到乳化釜中，其中多異氰酸酯與去離子水的質量比為1∶1～4，高速剪切乳化；加入胺類擴鏈劑進行擴鏈，其中多異氰酸酯與胺類擴鏈劑的質量比為1∶0.01～0.05，得到聚氨酯種子乳液；

(2)單分散交聯型聚氨酯丙烯酸核-殼乳液的合成：取步驟(1)制備的聚氨酯種子乳液，加熱升溫至50～80℃，保溫0.5～1.0h；加入非功能性丙烯酸類單體和引發劑溶液，聚氨酯種子乳液與非功能性丙烯酸類單體的質量比為1∶0.3～0.5，聚氨酯種子乳液與引發劑溶液的質量比為1∶0.02～0.1，引發劑溶液的質量濃度為0.5～1.0％，滴加完畢，保溫1.0～3.0h；加入鏈轉移劑，鏈轉移劑的加入量為非功能性丙烯酸類單體總質量的0.03～0.07％，得到單分散交聯型聚氨酯丙烯酸核-殼乳液；