[發明專利]一種有機硅改性水性聚氨酯丙烯酸酯混合乳液的制備方法

在審

• 申請號: 201210545943.3
• 申請日: 2012-12-17
• 公開（公告）號: CN103865003A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 李建
• 申請（專利權）人: 青島中科潤美潤滑材料技術有限公司
• 主分類號: C08F290/06
• 分類號: C08F290/06;C08G18/75;C08G18/67;C08G18/42;C08G18/61
• 代理公司: 北京一格知識產權代理事務所(普通合伙) 11316
• 代理人: 滑春生

技術領域

本發明涉及一種有機硅改性水性聚氨酯丙烯酸酯混合乳液的制備方法，屬化工領域。

技術背景

水性聚氨酯丙烯酸酯混合乳液(PUA)是以水替代有機溶劑作為分散介質發展起來的改性高分子材料。它具有聚氨酯的耐磨損。可裁剪和聚丙烯酸酯的硬度高、耐候性好等特性，才外，還具有使用安全、無毒、無環境污染等優點。因此，被譽為是“第三代水性聚氨酯”。但是，PUA也具有耐水性一般的缺點，可以考慮采用硅氧烷進行改性，但是傳統有機硅改性聚氨酯的研究，多以羥基硅油為原料，由于羥基硅油與-NCO形成的Si-O-C鍵容易水解，得到的乳液穩定性差。

本專利應用烷羥基硅油替代傳統羥基硅油改性聚氨酯預聚體，加入甲基丙烯酸甲酯(MMA)，與甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)封端后的聚氨酯預聚體反應，制得有機硅改性的水性聚氨酯丙烯酸酯混合乳液，乳液成膜后具有優異的穩定性、耐水性、抗沾污性。

發明內容

本發明的目的是提供一種有機硅改性水性聚氨酯丙烯酸酯混合乳液的制備方法，得到的水性聚氨酯具有優異的穩定性、耐水性、抗沾污性。

為實現以上目的，本發明的一種有機硅改性水性聚氨酯丙烯酸酯混合乳液的制備方法，其步驟具體為：

(1)四口燒瓶中，以異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、聚己二酸1，4-丁二醇酯(PBA)、一縮二乙二醇(DEG)、二羥甲基丙酸(DMPA)為原料制備預聚體，82℃反應2h。

(2)加入烷羥基聚二甲基硅氧烷(HTPS)對改性預聚體，反應1h。

(3)加入甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)對預聚體的端-NCO進行封端，反應1h。

(4)加入甲基丙烯酸甲酯(MMA)降低體系黏度。

(5)降溫至40℃，加入三乙胺進行中和反應生成鹽，反應3-5min。

(6)加入水進行乳化1h，得到有機硅改性，HEMA封端的混有MMA的水性聚氨酯乳液。

(7)將乳液升溫至75℃，加入引發劑偶氮二異丁腈(AIBN)，反應2h，使MMA與HEMA的雙鍵打開聚合得到有機硅改性的丙烯酸酯與水性聚氨酯混合乳液。

步驟(1)中預聚體原料的配比為：IPDI與PBA、DMPA、DEG的摩爾比為1.3∶1-1.4∶1，DEG占預聚體質量的2％-3％，DMPA占預聚體質量的5％-6％。

步驟(2)中HTPS的用量為預聚體質量的1％-1.5％。

步驟(3)中HEMA的物質的量與過量-NCO的物質的量的比值為0.35。

步驟(4)中MMA的用量為預聚體質量的20％-30％。

步驟(5)中三乙胺的物質的量與DMPA的物質的量相同。

步驟(6)中水的用量為預聚體總質量的2倍。

本發明產生的有益效果為，本專利制備出的有機硅改性的水性聚氨酯丙烯酸酯混合乳液具有明顯的核-殼結構，聚丙烯酸酯為核，聚氨酯為殼。這種核殼結構的存在，保證了乳液具有較低的成膜溫度和較高硬度。此外，引入有機硅氧烷，使得乳液膠膜的水接觸角和膠膜表面硅原子含量增加，提高了膠膜的耐水性，增強了乳液的穩定性。能夠有效地改善材料表面性能，改善涂層手感，最終乳液涂膜具有優異的的穩定性、耐水性、抗沾污性。

實施例

實施例1：

四口燒瓶中，以異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、聚己二酸1，4-丁二醇酯(PBA)、一縮二乙二醇(DEG)、二羥甲基丙酸(DMPA)為原料制備預聚體，82℃反應2h。IPDI與PBA、DMPA、DEG的摩爾比為1.3∶1，DEG占預聚體質量的3％，DMPA占預聚體質量的5％。加入烷羥基聚二甲基硅氧烷(HTPS)對改性預聚體，反應1h。HTPS的用量為預聚體質量的1％。加入甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)對預聚體的端-NCO進行封端，反應1h。HEMA的物質的量與過量-NCO的物質的量的比值為0.35。加入甲基丙烯酸甲酯(MMA)降低體系黏度。MMA的用量為預聚體質量的25％。降溫至40℃，加入三乙胺進行中和反應生成鹽，反應3min。三乙胺的物質的量與DMPA的物質的量相同。加入水進行乳化1h，水的用量為預聚體總質量的2倍。得到有機硅改性，HEMA封端的混有MMA的水性聚氨酯乳液。將乳液升溫至75℃，加入引發劑偶氮二異丁腈(AIBN)，反應2h。使MMA與HEMA的雙鍵打開聚合得到有機硅改性的丙烯酸酯與水性聚氨酯混合乳液。

實施例2：

四口燒瓶中，以異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、聚己二酸1，4-丁二醇酯(PBA)、一縮二乙二醇(DEG)、二羥甲基丙酸(DMPA)為原料制備預聚體，82℃反應2h。IPDI與PBA、DMPA、DEG的摩爾比為1.4∶1，DEG占預聚體質量的2％，DMPA占預聚體質量的5％。加入烷羥基聚二甲基硅氧烷(HTPS)對改性預聚體，反應1h。HTPS的用量為預聚體質量的1.5％。加入甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)對預聚體的端-NCO進行封端，反應1h。HEMA的物質的量與過量-NCO的物質的量的比值為0.35。加入甲基丙烯酸甲酯(MMA)降低體系黏度。MMA的用量為預聚體質量的20％。降溫至40℃，加入三乙胺進行中和反應生成鹽，反應3min。三乙胺的物質的量與DMPA的物質的量相同。加入水進行乳化1h，水的用量為預聚體總質量的2倍。得到有機硅改性，HEMA封端的混有MMA的水性聚氨酯乳液。將乳液升溫至75℃，加入引發劑偶氮二異丁腈(AIBN)，反應2h。使MMA與HEMA的雙鍵打開聚合得到有機硅改性的丙烯酸酯與水性聚氨酯混合乳液。