[發明專利]一種核殼含氟聚氨酯-丙烯酸酯乳膠制備方法

有效

• 申請號: 201210480126.4
• 申請日: 2012-11-20
• 公開（公告）號: CN102924664A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 周松奎;朱愛萍;夏林存;陸婷;馬忠林
• 申請（專利權）人: 江蘇日出化工有限公司;揚州大學
• 主分類號: C08F283/00
• 分類號: C08F283/00;C08F220/22;C08F220/18;C08F220/14;C08F220/06;C08F2/26;C08F2/30;C09D151/08
• 代理公司: 南京中新達專利代理有限公司 32226
• 代理人: 孫鷗;朱杰

技術領域

本發明涉及一種耐沾污水性外墻彈性涂料乳膠的制備領域，具體指一種核殼含氟聚氨酯-丙烯酸酯乳膠制備方法。

背景技術

聚氨酯是一種主鏈上含有-NH-C00-重復單元的高分子材料，具有優異的耐磨性、彈性、耐化學腐蝕性、室溫可固化、軟硬可調范圍廣和優異的機械力學性能而被廣泛用于涂料、膠粘劑、紡織助劑等領域。但過去使用的聚氨酯材料多為溶劑型，不但對環境造成污染，對人體健康產生危害，同時也因溶劑損耗而增加了成本。近些年，隨著人們環保意識的增強和各項環保法規的逐項推出，以水為分散劑的水性聚氨酯成為低碳環保時代的新寵。然而，聚氨酯水性化不可避免地帶來了樹脂耐水性差的問題，同時耐候性和保光澤性的不足也限制了水性聚氨酯材料的推廣和應用。

在本發明之前，聚丙烯酸酯作為另外一種通用型高分子材料，有著優異的耐水性、耐候性和保光性，并且價格低廉。但因自身“熱粘冷脆”的缺點而在許多領域應用時難以達到理想的效果。不難看出，聚氨酯與聚丙烯酸酯具有明顯的優勢互補性。因此，聚丙烯酸酯與聚氨酯的復合乳膠研究成為國內外研究的一大熱點。但在許多場合復合乳膠的耐水性和耐候性方面仍不能滿足要求。由于氟碳樹脂具有超低表面能、超高耐候性、抗沾污性、自清潔性和優異的耐熱性，因此，利用氟代丙烯酸酯改性復合乳膠，可望更有效地提高復合乳膠的耐水性、耐候性、耐熱性和耐沾污性。目前，合成共聚型丙烯酸酯-聚氨酯乳液的有效途徑是采用先合成雙鍵封端聚氨酯，然后加入丙烯酸酯單體自由基共聚，進而得到丙烯酸酯-聚氨酯復合乳膠。但由于含氟丙烯酸酯疏水疏油的特點，使其獨立于油水兩相，一般表面活性劑也難以對其形成有效膠束，造成接枝率偏低，因此，如何提高含氟丙烯酸酯單體與丙烯酸酯-聚氨酯復合乳膠的接枝效率是一個關鍵的技術難題。

發明內容

本發明的目的就在于克服上述缺陷，提供一種核殼含氟聚氨酯-丙烯酸酯乳膠制備方法。

本發明的技術方案是：

一種核殼含氟聚氨酯-丙烯酸酯乳膠的制備方法，包括以下主要技術步驟：聚氨酯制備：

(1)將聚醚二元醇置于減壓蒸餾裝置中，于減壓蒸餾脫水；

(2)將甲苯二異氰酸酯與步驟(1)所得物一同加入到裝有攪拌器、溫度計、回流冷凝管的四口燒瓶中，90℃預聚；

(3)降溫至80℃，加定量的2，2-二羥甲基丙酸，三羥甲基丙烷和1，4環己烷二甲醇進行擴鏈反應，恒溫反應；

(4)加入環氧樹脂，甲基丙烯酸羥乙酯，保持在70℃封端反應；

(5)冷卻至40℃，加入三乙胺中和，整個反應過程根據粘度加入丙酮調節；

(6)加水高速乳化，脫丙酮，得到半透明泛藍光聚氨酯乳液；

核殼含氟聚氨酯-丙烯酸酯乳膠制備：

(7)將乳化劑、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、功能單體和適量水高速乳化得到穩定的預乳化液；

(8)乳化劑為陰離子乳化劑即烷基酚聚氧乙烯硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉中的至少一種，與非離子乳化劑即烷基醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚中的至少一種以及反應型乳化劑即1-丙烯氧基-2-羥基丙烷磺酸鈉以及烷基酚烯丙基聚醚硫酸鹽中的至少一種，乳化劑用量為體系重量的0.5-2.1％；

(9)所述功能單體為丙烯酸、甲基丙烯酸以及丙烯酰胺中的至少2種，用量為體系重量的1.0-2.0％；

(10)取上述聚氨酯乳液，加入碳酸氫鈉溶液升溫至80℃，然后同步滴加預乳化液和引發劑溶液，控制溫度在(80±2℃)，3.5小時滴完預乳化液；

(11)緩慢滴加含氟丙烯酸酯單體和剩余引發劑溶液，控制溫度在80±2℃，0.5小時滴完，升溫至85℃，繼續聚合1小時，冷卻至40℃，用氨水調節pH至8-9出料；

(12)含氟丙烯酸酯單體為單體總重量的1-2％。

本發明的優點和效果在于具有核殼結構，殼層富集含氟丙烯酸酯組分，因此乳膠膜具有較大的水接觸角；由于含氟丙烯酸酯單體(G04)用量是單體重量的1-2％，PU用量是復合乳膠固體重量的10％，因此該方法得到的含氟聚氨酯-丙烯酸酯乳膠制備成本低；乳化劑不需要采用價格昂貴的含氟表面活性劑，采用乳液聚合常用乳化劑就可以得到聚合速率快、含氟丙烯酸酯單體接枝效率高以及貯存穩定的乳膠。為制備具有優異的耐水、耐候以及耐沾污性能的水性外墻彈性涂料奠定了成膜物質基礎。

本發明的其他具體優點和效果將在下面繼續說明。

附圖說明

圖1——本發明含氟聚氨酯-丙烯酸酯乳膠(FPUA)乳膠的TEM示意圖。