[發(fā)明專利]水性丙烯酸酯-聚氨酯樹脂乳液及其應用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010105129.0
• 申請日: 2010-02-03
• 公開（公告）號: CN101775106A
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發(fā)明（設計）人: 閆福安;周加祥;包柏青;楊二霞
• 申請（專利權）人: 江蘇柏鶴涂料有限公司;江蘇柏鶴化工集團
• 主分類號: C08F283/00
• 分類號: C08F283/00;C08F2/22;C08G18/67;C09D151/08
• 代理公司: 上海衡方知識產權代理有限公司 31234
• 代理人: 包文超

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于水性涂料的聚合物乳液，尤其涉及一種水性丙烯酸酯—聚氨酯樹脂乳液，將該乳液制成水性涂料用于汽車內飾件的涂層。

背景技術

目前市場上銷售的汽車內飾件涂層材料，主要是溶劑型涂料，其可揮發(fā)的有機化合物(VOC)含量高，所用溶劑也主要己二甲苯、甲苯和丁醇等溶劑為主，具有一定的毒性。這些溶劑在生產過程中散發(fā)出來會造成環(huán)境污染，殘留在漆膜中則對人的身體健康造成極大的傷害，尤其在汽車這樣一個封閉的環(huán)境中。隨著國內外市場對環(huán)保要求的越來越嚴格，今后污染環(huán)境、危害施工人員身體健康的溶劑型涂料的應用將受到越來越多的限制和制約，這將給水性涂料良好的發(fā)展空間，特別是國內外環(huán)保法規(guī)及政策大大推動了涂料的水性化進程。目前國內外科研院校及各大生產企業(yè)都投入大量的人力物力進行水性涂料的研發(fā)，但對于汽車內飾件的水性丙烯酸酯-聚氨酯樹脂乳液及水性涂料尚未見報道。

發(fā)明內容

本發(fā)明的一個目的在于提供一種水性丙烯酸酯—聚氨酯樹脂乳液，是以聚氨酯樹脂為核，丙烯酸樹脂為殼的無皂核殼結構乳液，配方簡單合理，具有水溶性，成膜后漆膜性能優(yōu)異。

本發(fā)明的另一個目的在于提供一種水性丙烯酸酯—聚氨酯樹脂乳液，以替代溶劑型涂料用于汽車內飾件的涂層上。

本發(fā)明的基本機理在于：核殼乳液聚合是一種乳膠粒的內側(核)和外側(殼)分別富集著不同高分子的復合微粒分散體系。由于核殼結構乳液通常是由性質不同的兩種或多種單體在一定條件下按階段聚合而得到的，因而可根據需要對乳膠粒子進行分子設計，以便得到一系列不同組成和不同形態(tài)的非均相乳膠粒子，從而賦于核殼各不相同的功能，得到不同性能的復合乳液聚合物。本發(fā)明通過合成水性聚氨酯預聚體，并引入親水?性基團，加水分散得到自乳化水性聚氨酯乳液作為乳液反應的核，丙烯酸酯作為乳液聚合的殼來合成水性丙烯酸酯—聚氨酯樹脂，并由其合成水性涂料。

本發(fā)明提供的水性丙烯酸酯—聚氨酯樹脂乳液，由水性聚氨酯和丙烯酸單體經自由基聚合而成。

水性聚氨酯是由甲苯二異氰酸酯(TDI)在二丁基錫二月桂酸酯的作用下通過與聚丙二醇(PPG)、1，6-己二醇(HDO)、丙烯酸羥乙酯(HEA)和二羥甲基丙酸(DMPA)之三種單體經聚合得到的親水性預聚體，然后加入中和劑乳化分散后得到的水性聚氨酯水分散體。其中，中和劑選自于氨水、三乙醇胺和單乙醇胺之一種或幾種的組合。

丙烯酸單體是選自于丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸羥乙酯(HEA)、甲基丙烯酸(MAA)、丙烯酸(AA)、丙烯酸-2-乙基己酯(2-EHA)、甲基丙烯酸異冰片酯(IBOMA)和甲基丙烯酸丁酯(BMA)之任意四種，以任意比例組合后的混合物。

一種本發(fā)明所述的水性丙烯酸酯—聚氨酯樹脂乳液，由水性聚氨酯乳液和丙烯酸單體經乳液聚合而成。

另一種本發(fā)明所述的水性丙烯酸酯—聚氨酯樹脂乳液，由固含量25-35％的水性聚氨酯乳液和丙烯酸單體經乳液聚合而成。

乳液聚合技術屬于本領域普通技術人員應當具備的一般操作技能，也可以根據《涂料工藝(第三版)下冊》(涂料工藝編委會編，化學工業(yè)出版社，1997年)一書的指導制備得到。

一種本發(fā)明所述的水性丙烯酸酯—聚氨酯樹脂乳液的制備方法，包括如下步驟：

步驟一：水性聚氨酯的制備，向反應容器中加入單體PPG、HDO和DMPA真空干燥脫水，降溫至80℃，加入N-甲基吡咯烷酮，攪拌至DMPA全部溶解，滴加TDI和丁酮(50/50，體積比)混和液，之后，向其中加入二正丁基錫二月桂酸酯，持續(xù)攪拌反應2h以上冷卻至60℃，加入對苯二酚和HEA，保溫反應2h以上；加入乙醇，反應1h加入中和劑0.5h；加入水，高速分散后，旋出丁酮，得半透明水性聚氨酯乳液，固含量25-35％。

步驟二：水性丙烯酸酯—聚氨酯樹脂乳液的制備，取步驟一制得的水性聚氨酯乳液于反應容器中，取30％丙烯酸單體加入反應容器，升溫至85℃攪拌，取20％的5％過硫?酸鉀溶液加入反應容器，攪拌聚合1h；然后滴加剩余單體和引發(fā)劑溶液，滴加完畢后，在85℃繼續(xù)反應1h，升溫90℃，繼續(xù)反應1h后，冷卻至65℃，加入叔丁基過氧化氫(TBH)與雕白粉，反應半小時；降至室溫，加中和劑調整pH值為8.0-8.5，400目網過濾，即得到水性丙烯酸-聚氨酯樹脂乳液。

另一種本發(fā)明所述的水性丙烯酸酯—聚氨酯樹脂乳液的制備方法，包括如下步驟：