[發(fā)明專利]一種水性聚氨酯-聚丙烯酸酯復(fù)合膠乳的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110262261.7
• 申請日: 2011-09-06
• 公開（公告）號(hào): CN102432775A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 熊遠(yuǎn)欽;梁鑒鋒;熊竹;郭銳強(qiáng);徐偉箭
• 申請（專利權(quán)）人: 佛山市順德區(qū)樂從鎮(zhèn)盛昌油墨有限公司;湖南大學(xué)
• 主分類號(hào): C08F290/06
• 分類號(hào): C08F290/06;C08G18/67;C08G18/48
• 代理公司: 深圳市君勝知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 44268
• 代理人: 王永文;劉文求

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提出一種水性聚氨酯-聚丙烯酸酯復(fù)合膠乳的制備方法，它是由水性聚氨酯和水性聚丙烯酸酯兩種成分經(jīng)過化學(xué)復(fù)合而成，涉及聚合物與/或材料的合成技術(shù)領(lǐng)域。?

技術(shù)背景

出于對環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展與人類健康的需要，水性聚氨酯已經(jīng)廣泛應(yīng)用于涂料和油漆等領(lǐng)域。水性聚氨酯成膜后能夠呈現(xiàn)出優(yōu)異的彈性、耐摩擦性和耐低溫性，但是其耐水性和抗化學(xué)性能較差。為了改善水性聚氨酯的耐水性和抗化學(xué)性能，通常的做法是把它們與聚丙烯酸酯混合，這是因?yàn)榫郾┧狨ゾ哂袃?yōu)異的耐候性，耐水性和耐化學(xué)性，同時(shí)聚丙烯酸酯的價(jià)格相對較便宜。但是，由于這兩種聚合物的相容性較差會(huì)出現(xiàn)宏觀相分離，簡單的將這兩種不同聚合物分散液混合將導(dǎo)致膜的性能變差。解決這兩種不同聚合物不相容的方法是把丙烯酸或者乙烯基聚合物引入或者接枝到水性聚氨酯鏈中，使得這兩種不同聚合鏈緊密的結(jié)合在一起而形成一種復(fù)合乳膠，同時(shí)能夠充分發(fā)揮聚氨酯和聚丙烯酸酯各自的特性。合成交聯(lián)型復(fù)合乳膠的路線有很多，比如種子乳液聚合、互穿網(wǎng)絡(luò)聚合、交叉耦合以及聚氨酯在聚丙烯酸酯鏈上的接枝共聚。種子乳液聚合是把水性的聚氨酯作為丙烯酸類單體聚合的種子相，通過乳液聚合，把聚丙烯酸酯接枝到聚氨酯鏈上。這種合成路線的先決條件是聚氨酯能夠乳化成穩(wěn)定的膠體顆粒，然后丙烯酸類單體能夠在水性聚氨酯內(nèi)進(jìn)行溶脹并發(fā)生乳液聚合。通過這種辦法最后能夠得到交聯(lián)型PUA復(fù)合乳膠。相對于其它方法，種子乳液聚合法操作簡便并已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。現(xiàn)有的水性油墨用乳液一方面是水溶解性不夠好，另一方面，很多乳液是外加表面活性劑乳化的，乳液穩(wěn)定期只有半年左右，而且外加表面活性劑不能成膜（參與粘附作用），影響油墨的附著力和耐濕擦。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提出一種水性聚氨酯-聚丙烯酸酯復(fù)合膠乳的制備方法，本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有的水性油墨用乳液一方面是水溶解性不夠好；另一方面，很多乳液是外加表面活性劑乳化的，乳液穩(wěn)定期只有半年左右，而且外加表面活性劑不能成膜，影響油墨的附著力和耐濕擦問題。?

本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：?

一種水性聚氨酯-聚丙烯酸酯復(fù)合膠乳的制備方法，其包括以下步驟：步驟A：合成乙烯基封端型水性聚氨酯；步驟B：利用乙烯基封端型水性聚氨酯合成水性聚氨酯-聚丙烯酸酯復(fù)合乳膠，?

其中，所述步驟A具體包括：

步驟A1：將端羥基聚醚、二羥甲基丙酸和1,4-丁二醇混合并溶于有機(jī)溶劑中形成混合溶液;

步驟A2：于40~65℃下將催化劑、二異氰酸酯化合物和丙酮滴入混合溶液中；

步驟A3：滴加完畢后升溫到65℃～95℃，并在此溫度下反應(yīng)3小時(shí)～5小時(shí)，制得二異氰酸酯封端型聚氨酯；

步驟A4：向二異氰酸酯封端型聚氨酯中加入乙烯類單體，在60～80℃下繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)1.5小時(shí)～2.5?小時(shí)，得到乙烯基封端型聚氨酯；

步驟A5：在30～50℃下，用三乙胺中和乙烯基封端型聚氨酯，反應(yīng)在15分鐘～30分鐘內(nèi)完成；

步驟A6：加入一定量蒸餾水到被中和的乙烯基封端型聚氨酯中，在室溫下高速分散30分鐘～60分鐘得到乙烯基封端型水性聚氨酯。

所述的水性聚氨酯-聚丙烯酸酯復(fù)合膠乳的制備方法，其中，所述步驟B具體包括：?

步驟B1：采用半連續(xù)乳液聚合法，將乙烯基封端型水性聚氨酯與計(jì)算稱量好的丙烯酸酯類單體混合并攪拌進(jìn)行預(yù)乳化得到預(yù)乳化物；

步驟B2：取步驟B1中得到的預(yù)乳化物重量份的8%～10?%和8%～10?%重量份的引發(fā)劑加入到反應(yīng)器中，通N₂保護(hù)，在60?℃～85?℃下反應(yīng)15分鐘～30?分鐘，所述引發(fā)劑為過硫酸鉀，引發(fā)劑總用量為所有參加聚合反應(yīng)的單體的重量的1%～3%；?

步驟B3：把剩余的預(yù)乳化物和過硫酸鉀分別加入反應(yīng)器中反應(yīng)3小時(shí)～5小時(shí)，得到水性聚氨酯-聚丙烯酸酯復(fù)合膠乳。

所述的水性聚氨酯-聚丙烯酸酯復(fù)合膠乳的制備方法，其中，所述端羥基聚醚為聚乙二醇1000、聚丙二醇1000或聚四氫呋喃醚1000。?

所述的水性聚氨酯-聚丙烯酸酯復(fù)合膠乳的制備方法，其中，所述有機(jī)溶劑為極性溶劑，選用丙酮、N,N-二甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮，有機(jī)溶劑用量為加入有機(jī)溶劑之前所用的全部原料的重量和的10%～15%。?

所述的水性聚氨酯-聚丙烯酸酯復(fù)合膠乳的制備方法，其中，所述催化劑為鈦酸丁酯、二月桂酸二丁基錫或鈦酸四異丙酯，催化劑的用量為二異氰酸酯重量的0.5%～1%。?