[發明專利]一種耐黃變芳香族聚碳酸酯型水性聚氨酯涂層材料的制備方法

無效

• 申請號: 201310676675.3
• 申請日: 2013-12-11
• 公開（公告）號: CN103725182A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 張建;趙鳳艷;李曉;周強;劉紅;王琳
• 申請（專利權）人: 上海嘉寶莉涂料有限公司
• 主分類號: C09D175/06
• 分類號: C09D175/06;C09D7/12;C08G18/76;C08G18/75;C08G18/66;C08G18/44
• 代理公司: 上海天翔知識產權代理有限公司 31224
• 代理人: 呂伴

技術領域

本發明涉及一種耐黃變水性聚氨酯涂層材料的制備方法，具體涉及一種耐黃變芳香族聚碳酸酯型水性聚氨酯涂層材料的制備方法。

背景技術

基于聚氨酯分子的可設計性和可裁剪性，聚氨酯材料是唯一一種在物理性能和化學性能方面均具有較寬適用范圍的聚合物材料，因此被廣泛用于粘合劑、涂料、合成革、建筑材料及自動化工業中。水性聚氨酯克服了溶劑型聚氨酯污染嚴重的缺點，以水為分散介質，具有無毒、節能、安全可靠等特點，研究初始即被廣泛用于皮革涂飾劑中。芳香族水性聚氨酯在用于涂料時雖具有較好的力學性能但由于結構中含有易發色的共軛基團，在用于白色及淺色革時極易黃變，故而限制了其應用。如何提高芳香族水性聚氨酯的耐黃變性能一直以來吸引著眾多科研工作者的關注，其中在納米材料改性方面取得了較多成果。由于納米粒子尺寸小、比表面積大，能夠產生量子效應和表面效應，使得納米復合材料較常規復合材料具有更優異的物理性能與力學性能。采用合適的方法將無機納米粒子，碳納米管或納米蒙脫土片層與水性聚氨酯進行復合，所制得的復合材料的綜合性能會得到很大的改善，拓展了其應用領域，提高了其使用效果。陳家華等人指出納米涂飾材料可以提高涂飾層的耐黃變和耐老化性能，耐磨性、防水性、耐熱耐寒性等，同時使涂層具有較好的自潔和殺菌能力，亦可提高涂層的遮蓋力。

納米TiO₂的電子結構，由充滿電子的價電子帶和沒有電子的空軌道形成的導帶結構存在禁止帶間隙。當TiO₂受光照射，被禁止帶間隙能量大的光吸收，價帶的電子激發至導帶。由于TiO₂的禁止帶間隙約為2.3eV，相當于約410nm波長的光能。因此TiO₂的電子會受波長小于410nm的紫外光激發，從而形成很好的散射和吸收紫外光的能力，加入到水性聚氨酯中，可以達到極好的耐黃變效果。

工業生產中通常采用加入紫外線吸收劑（苯并三唑類、三嗪類）、受阻胺光穩定劑以及抗氧劑等方式來提高芳香族水性聚氨酯的耐黃變性。但由于添加劑與聚合物的相容性問題以及添加劑的時效性問題等使得耐黃變效果難以持久。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種耐黃變芳香族水性聚氨酯復合涂層材料的制備方法，以提高納米TiO₂在聚氨酯乳液中的分散性，降低芳香族水性聚氨酯合成過程中的難度，旨在得到一種適宜工業生產的合成方法。

本發明的技術方案如下：

一種耐黃變芳香族水性聚氨酯涂層材料的制備方法，其特征在于制備步驟如下：

（1）制備TiO₂分散液：準確稱取分散劑于干燥的容器中，加入DMF，使分散劑完全溶解，加入納米粉體TiO₂，于超聲波細胞粉碎機中，5400w～600w下超聲20～40min得到TiO₂分散液；其中每100mlDMF中加入5～10g納米粉體TiO₂，分散劑加入量為1.5～3g；

（2）制備聚碳酸酯型水性聚氨酯分散液：在一容器中，加入20～25重量份聚碳酸酯二元醇，再加入0～5重量份異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI）與9～15份二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI）的混合物，置于75℃～85℃的油浴中反應至NCO達理論值；降溫至40℃～50℃，加入1.5～2.5重量份親水擴鏈劑二羥甲基丁酸，反應1h～1.5h，升溫到80℃，加入0.5～2.5重量份二次擴鏈劑1,4-丁二醇（BDO），保溫反應1h～2h，得到分子量在1w～2w左右的聚氨酯預聚體；對預聚體進行降溫至40℃～50℃，加入步驟（1）制備的TiO₂分散液，于40℃～50℃油浴中攪拌0.5h～1h，再加入1.0～2.0重量份三乙胺（TEA）進行中和，反應0.5h～1h得到中間體；在的高速攪拌下將40～70重量份的去離子水在0.5h～1h內緩慢加入到中間體中，同時以1000r/min～1200r/min高速攪拌0.5h～1h，最后得到聚碳酸酯型水性聚氨酯分散液；

（3）耐黃變芳香族聚碳酸酯型水性聚氨酯涂層材料的制備：將0～1.5重量份的抗氧劑1010和0～2重量份紫外線吸收劑UV-327復合后加入到步驟（2）得到的聚碳酸酯型水性聚氨酯分散液中。

在本發明的一個優選實施例中，所述步驟（1）中，所述的分散劑為十二烷基苯磺酸鈉、聚乙二醇-1000、聚乙二醇-1500、聚乙二醇-2000、六偏磷酸鈉中的一種。