[發明專利]一種高耐水性、高附著力的水性聚氨酯乳液及其制備方法

在審

• 申請號: 201710040133.5
• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN106832882A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 劉保華;王恒;牛艷麗;蔡志華
• 申請（專利權）人: 廣東達志環保科技股份有限公司;廣東工業大學
• 主分類號: C08L75/04
• 分類號: C08L75/04;C08L33/12;C08G18/66;C08G18/44;C08G18/34;C08G18/32;C08F220/14;C08F220/18;C08F220/06;C08F220/28;C08K5/5435;C09D175/04;C09D133/1
• 代理公司: 北京市盈科律師事務所11344
• 代理人: 張瑞杰

技術領域

本發明涉及一種水性聚氨酯乳液，特別是涉及一種高耐水性、高附著力的水性聚氨酯乳液及其制備方法。

背景技術

聚醚和聚酯多元醇是目前合成水性聚氨酯時主要的多元醇樹脂，但是，聚醚型水性聚氨酯膠膜強度低、耐磨型差，耐紫外老化性能也差，而聚酯型水性聚氨酯儲存穩定性差，耐水解性差。聚四氫呋喃二醇及聚碳酸亞己酯二醇制備的水性聚氨酯強度高、耐水解、耐候及耐熱性好，但是原料成本高。

二氧化碳基共聚物多元醇(PPC)是一種以二氧化碳和環氧丙烷為原料通過反應制得的多元醇，生產成本較低。以PPC為原料制備的水性聚氨酯具有高強度、高硬度、耐磨性，同時耐水解、儲存穩定性好。CN104403077A公布了一種水性聚氨酯涂料的制備方法，其采用聚碳酸亞丙酯多元醇和聚醚多元醇復合，制備了水性聚氨酯涂料，其涂層硬度可以達到2H。CN103755911A公開了一種基于該多元醇的環保型水性聚氨酯涂料的制備方法，制得的水性聚氨酯涂料的儲存穩定性、耐水解性優于聚酯型，耐磨性、力學強度、附著力優于聚醚型水性聚氨酯涂料。

申請人研究發現，經過丙烯酸改性的PPC型水性聚氨酯表面硬度和耐水性明顯提高，吸水率明顯下降。然而，這種水性聚氨酯乳液涂覆在玻璃上，浸水2h即發生整體脫落。這表明，這種改性后的聚氨酯乳液在玻璃基材上的使用仍然有較大弊端。因此，開發一種高耐水性、高附著力的水性聚氨酯，解決在一些特殊基材上的應用問題十分必要。

發明內容

本發明第一個目的是針對現有技術的不足提供一種高耐水性、高附著力的水性聚氨酯乳液，以二氧化碳共聚物多元醇為基礎原料，先通過有機硅改性，再與聚丙烯酸酯乳液復合改性制得，具有較高的耐水性和附著力。

為了實現以上目的，本發明提供以下技術方案：

一種高耐水性、高附著力的水性聚氨酯乳液，包括以下重量份的組分：

二氧化碳共聚物多元醇60份，親水擴鏈劑2-10份，二異氰酸酯20-60份，催化劑0.01-1份，非親水擴鏈劑2-10份，有機硅偶聯劑KH-560 0.5-2份，去離子水100-300份，擴鏈交聯劑0.5-4份，聚丙烯酸酯乳液5-40份。

優選的，所述二氧化碳共聚物多元醇是以二氧化碳為起始原料，在引發劑、催化劑作用下與環氧丙烷共聚合成的；所述二氧化碳共聚物多元醇的分子量為1000-8000，羥基官能度為2-6，分子內碳酸酯基團的摩爾分率為0.25-0.45。

優選的，所述親水擴鏈劑為乙二胺基乙磺酸鈉、1,4-丁二醇-2-2磺酸鈉、二羥甲基丁酸半酯、二羥甲基丙酸中的任意一種或幾種的混合物，所述親水擴鏈劑的重量份為2-6份。

優選的，所述二異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯中的任意一種或兩種的混合物，所述二異氰酸酯的重量份為20-30份。

優選的，所述催化劑為辛酸亞錫、異辛酸亞錫、二月桂酸二丁基錫中的任意一種或幾種的混合物。

優選的，所述非親水擴鏈劑為乙二醇、丁二醇、二乙二醇、二丙二醇、1，6己二醇、1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、1，4-羥甲基環己烷、三甲基戊二醇中的任意一種或幾種的混合物，所述非親水擴鏈劑的用量為2-10份。

優選的，所述擴鏈交聯劑為二正丁胺、乙二胺、三甲基己二胺、四乙烯五胺、二乙烯三胺、異氟爾酮二胺中的任意一種或幾種的混合物，所述擴鏈交聯劑的重量份為2-4份。

優選的，所述聚丙烯酸酯乳液由甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸縮水甘油酯、乙酸乙烯酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸、丙烯酸異丁酯中的任意一種或幾種的混合物與乳化劑、引發劑、水經乳液聚合反應制得。

本發明要解決的另一技術問題是提供上述高耐水性、高附著力的水性聚氨酯乳液的制備方法。

為解決上述技術問題，技術方案是：

一種高耐水性、高附著力的水性聚氨酯乳液的制備方法，其步驟如下：

(1)在反應器中按比例加入100份的水、0.5-2份乳化劑和0.1-1份引發劑，再加入2-6份丙烯酸酯單體混合物，在70℃聚合反應0.5-1小時，然后再加入50-60份丙烯酸酯單體混合物，聚合反應3.5-5小時，最后升溫至85℃，反應1-2小時，冷卻至室溫得到聚丙烯酸酯乳液；