[發(fā)明專利]自分散聚氨酯丙烯酸酯水性共聚物和制備方法及其制成的水乳液

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510043736.1
• 申請日: 2015-01-28
• 公開（公告）號: CN104629060B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉偉區(qū);王紅蕾
• 申請（專利權(quán)）人: 中科院廣州化學(xué)有限公司
• 主分類號: C08G81/02
• 分類號: C08G81/02;C08G18/48;C08G18/10;C08F220/18;C08F220/06;C08F220/28;C09D187/00
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司44245
• 代理人: 張燕玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水性涂料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種自分散聚氨酯丙烯酸酯水性共聚物和制備方法及其制備而成的自分散聚氨酯丙烯酸酯水乳液。

背景技術(shù)

涂料是當(dāng)代工業(yè)的一個不可缺少的配套材料。它與塑料、黏合劑、合成橡膠、合成纖維稱為五大合成材料。涂料在制造、施工、干燥、固化和成膜過程中向空氣中散發(fā)的揮發(fā)性有機化合物(VOC)對人體健康和環(huán)境構(gòu)成了嚴(yán)重的污染和威脅。為此，世界各國都制定了相應(yīng)的環(huán)保法規(guī)，限制涂料中VOC的排放。水性樹脂生產(chǎn)技術(shù)的進步和發(fā)展，使得水性涂料逐步替代溶劑型涂料成為可能。

目前，聚氨酯水乳液、丙烯酸酯水乳液、環(huán)氧樹脂水乳液等被廣泛應(yīng)用于水性涂料領(lǐng)域。其中，聚氨酯水乳液的應(yīng)用特別廣泛。但其耐化學(xué)品性、耐溶劑性欠佳，硬度和光澤度較低，對非極性基材潤濕性差，粘結(jié)強度低，初粘力低等，不能滿足多種領(lǐng)域的需要。

丙烯酸酯水乳液具有防腐、耐堿、耐光、耐候、成膜性好、保色性佳、無污染、施工性能良好、使用安全等特點。采用丙烯酸酯對聚氨酯進行改性，從而獲得性能優(yōu)良的聚氨酯丙烯酸酯水乳液，是目前研究最廣泛的方法之一。目前，工業(yè)上普遍采用的改性方法是將丙烯酸酯水乳液與聚氨酯水乳液物理混合改性，但采用這種方法改性的水乳液涂膜，膜容易出現(xiàn)分相等問題。若采取普通乳液聚合、核殼乳液聚合的方法進行化學(xué)改性，體系中加入的乳化劑、分散劑等助劑，會在某種程度上降低乳液性能。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種自分散聚氨酯丙烯酸酯水性共聚物。

本發(fā)明另一目的在于提供一種上述自分散聚氨酯丙烯酸酯水性共聚物的制備方法。

本發(fā)明的再一目的在于提供上述自分散聚氨酯丙烯酸酯水性共聚物制備而成的自分散聚氨酯丙烯酸酯水乳液。

本發(fā)明的又一目的在于提供上述自分散聚氨酯丙烯酸酯水乳液的制備方法。

本發(fā)明的目的通過下述方案實現(xiàn)：

一種自分散聚氨酯丙烯酸酯水性共聚物，該共聚物具有如下式所示的結(jié)構(gòu)：

其中，R₁表示H或CH₃，R₂表示中的一種，x為1～10之間的自然數(shù)，y為5～30之間的自然數(shù)，z為1～20之間的自然數(shù)，a為1～4之間的自然數(shù)，m為5～200之間的自然數(shù)，n為1～18之間的自然數(shù)。

上述自分散聚氨酯丙烯酸酯水性共聚物的制備方法，包括以下操作步驟：

(1)聚氨酯預(yù)聚物的制備：將除水的100重量份聚醚二元醇，升溫至50～65℃，加入12～50重量份二異氰酸酯，攪拌混合均勻，升溫至70～80℃，反應(yīng)3～7h后即得到聚氨酯預(yù)聚物；

(2)聚丙烯酸酯預(yù)聚物溶液的制備：將60～90重量份的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，5～10重量份的丙烯酸羥基酯或甲基丙烯酸羥基酯，5～30重量份的丙烯酸或甲基丙烯酸，100重量份溶劑，2～3重量份的引發(fā)劑，攪拌混合均勻，在80～100℃下反應(yīng)10～15h后，制得聚丙烯酸酯預(yù)聚物溶液；

(3)聚氨酯丙烯酸酯水性共聚物的制備：將20～40重量份的聚氨酯預(yù)聚物，攪拌升溫至40℃，加入80～120重量份的聚丙烯酸酯預(yù)聚物溶液和0.01～0.10重量份的催化劑，攪拌混合均勻后升溫至60～70℃，反應(yīng)2～7小時后得到聚氨酯丙烯酸酯水性聚合物溶液；使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器除去聚氨酯丙烯酸酯水性聚合物溶液中的有機溶劑，得到自分散聚氨酯丙烯酸酯水性共聚物。

步驟(1)中所述的聚醚二元醇的分子量為300～10000。

步驟(1)中所述的二異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、苯二亞甲基二異氰酸酯、萘二異氰酸酯、甲基環(huán)己基二異氰酸酯、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、己二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯中的一種或一種以上。

步驟(2)中所述的丙烯酸烷基酯為丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸十八酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸芐酯中的一種以上；

所述的甲基丙烯酸烷基酯為甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸芐酯中的一種以上。

步驟(2)中所述的丙烯酸羥基酯為丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、丙烯酸4-羥基丁酯中的一種以上；

所述的甲基丙烯酸羥基酯為甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸4-羥基丁酯中的一種以上；