[發明專利]一種納米溶膠改性水性聚氨酯乳液的制備方法及應用有效

申請號：	201210121480.8	申請日：	2012-04-24
公開（公告）號：	CN102653628A	公開（公告）日：	2012-09-05
發明（設計）人：	施利毅;杭建忠;李文倩;黃雷;程銀銀	申請（專利權）人：	東莞上海大學納米技術研究院;上海大學
主分類號：	C08L75/04	分類號：	C08L75/04;C08K9/06;C08K9/04;C08K9/02;C08K3/36;C08K3/22;C09D175/04;C09D7/12
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種納米溶膠改性水性聚氨酯乳液制備方法應用
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于水性涂料技術領域，特別涉及應用于一種納米溶膠改性水性聚氨酯乳液的制備方法及應用。

背景技術

水性聚氨酯，是將聚氨酯溶于水中或分散于水中而形成的乳液體系。水性聚氨酯涂料以水為基本介質，不僅具有聚氨酯涂料的耐磨耗，耐射線輻射，高彈性等優良性能，更具有不燃，無污染，節能，操作加工方便等優點，所以受到人們的高度重視。水性聚氨酯涂料主要應用在木器，塑料，建筑等領域。近年來，國內外在水性聚氨酯的科研開發與應用等方面雖然取得了較大進展，但水性聚氨酯目前還存在耐水性、耐溶劑性差，物理機械性能不強，光澤度不夠等缺點，較大程度上影響了它的推廣應用。

為了改善和提高水性聚氨酯涂料的綜合性能，需要對其進行復合改性，最常見的改性方法是環氧樹脂和丙烯酸樹脂等有機復合改性，以及納米二氧化硅，納米碳酸鈣，蒙脫土等無機復合改性。其中，環氧樹脂改性所得聚氨酯乳液存在穩定性差的問題，而丙烯酸改性聚氨酯涂料存在涂膜耐水性和耐溶劑性較差、涂膜干燥時間較長等問題。近年來，利用納米材料改性已成為聚合物改性的主要手段之一，對水性聚氨酯的改性研究也取得了重要進展。

在上述無機納米粒子填充物中，納米二氧化硅具有較高的硬度，相對低的折射率，經濟易得，而且表面有許多硅羥基，有助于在聚氨酯基質中的分散，因此在水性聚氨酯乳液的性能改進中具有很大的優勢。

專利CN?101250374A中報道，采用50～250nm中空SiO₂微球，異氰酸酯封端的聚氨酯預聚體，催化劑與其他助劑化學復合得到的水性聚氨酯涂料，硬度及耐水性較好，耐熱及抗紫外光性能優異，但是制備納米中空SiO₂微球及接下來復合乳液的制備過程較為復雜，且使用了聚乙烯吡咯烷酮，苯乙烯等有機溶劑，不符合環保經濟的要求；專利CN1536032A報道了一種納米二氧化硅溶液及其制造方法，該乳液可直接加入到水性涂料中，用于水性涂料的復合改性，它是將納米二氧化硅溶膠加入醇，偶聯劑等制得。該納米二氧化硅在水性乳液中具有良好的分散性，但是制備過程中使用了5～15％的表面活性劑，不僅會影響水性涂料的性能，而且成本較高，限制了應用；專利CN101029198報道了一種水性聚丙烯酸酯有機-無機復合涂料及其制造方法，它以聚氨酯乳液，水分散性多異氰酸酯，二氧化硅溶膠為原料，在水相中通過溶膠凝膠法制得有機-無機雜化復合涂料，該涂料具有較高的硬度，透明性和耐水性等，而且本發明通過機械共混攪拌制得，方法簡單，但是并未解決高含量的二氧化硅組分在水性體系中分散均勻性不好，以及有機和無機組分在密度和極性等發面的差異性問題，使得其性能與理想中的涂料相比仍具有很大不足。

發明內容

針對現有技術的上述的不足，本發明目的之一在于，提供一種制造工藝簡易，成本低的納米溶膠改性水性聚氨酯乳液的制備方法；

本發明目的還在于，提供一種耐水性、耐溶劑性能好，且硬度高等涂膜性能優異的納米溶膠改性水性聚氨酯乳液；

同時，本發明還提供了一種納米溶膠改性水性聚氨酯乳液的應用方法。

為實現上述目的，本發明所提供的技術方案是：

一種納米溶膠改性水性聚氨酯乳液的制備方法，其特征在于，其包括以下步驟：

(1)制備改性納米溶膠：

(1.1)按照重量百分比制備如下組分的原料：

納米溶膠????50～70％

偶聯劑??????20～35％

醇類溶劑????5～15％

(1.2)先將醇類溶劑和偶聯劑混合制得溶液，然后放入高速分散機以實現均勻混合，啟動高速分散機，該高速分散機的轉度設定為1000～1500轉/分鐘，分散時間為10～15分鐘；