[發明專利]一種無溶劑型室溫自交聯水性聚氨酯-丙烯酸酯乳液及其制備方法

有效

• 申請號: 202010181693.4
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN111234124B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 周峰;張麗慧;馬正峰;王睿
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘭州化學物理研究所
• 主分類號: C08F283/00
• 分類號: C08F283/00;C08F220/18;C08F220/14;C08F220/28;C09D151/08
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙曉琳

1.一種無溶劑型室溫自交聯水性聚氨酯-丙烯酸酯乳液的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

將端羥基低聚物、二異氰酸酯、親水擴鏈劑和催化劑混合，進行預聚反應，得到-NCO基封端的聚氨酯預聚體；

將所述-NCO基封端的聚氨酯預聚體與含有C＝C雙鍵的封端劑混合，進行封端，得到聚氨酯分子；

將所述聚氨酯分子、丙烯酸酯類化合物、中和劑和水混合，進行乳化，得到聚氨酯乳液；

將所述聚氨酯乳液、水溶性引發劑和水混合，進行自由基聚合反應，在反應過程中，向反應體系中加入含乙酰乙酸基團的單體，調節pH至堿性，得到聚氨酯-丙烯酸酯乳液；

將所述聚氨酯-丙烯酸酯乳液與外交聯劑混合，得到室溫自交聯水性聚氨酯-丙烯酸酯乳液。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述端羥基低聚物包括端羥基聚酯或端羥基聚醚；

所述二異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯、1,6-己二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷-4,4’-二異氰酸酯和4,4-二環己基甲烷二異氰酸酯中的一種或幾種；

所述親水擴鏈劑為二羥甲基丙酸、二羥甲基丁酸和1,2-二羥基-3-丙磺酸鈉中的一種或幾種；

所述催化劑包括有機金屬催化劑，所述有機金屬催化劑包括有機錫類催化劑或有機鉍類催化劑；

所述端羥基低聚物、二異氰酸酯、親水擴鏈劑和催化劑的質量比為20～50：8～20：0.8～4.0：0.1～1.0。

3.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述預聚反應的溫度為65～100℃，時間為2.5～6.0h。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述含有C＝C雙鍵的封端劑包括甲基丙烯酸羥乙酯或丙烯酸羥乙酯；

所述-NCO基封端的聚氨酯預聚體與含有C＝C雙鍵的封端劑的摩爾比為1:0.5～2.0；

所述封端的溫度為75～100℃，時間為2.5～3.0h。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述丙烯酸酯類化合物包括丙烯酸酯類單體和/或甲基丙烯酸酯類單體；

所述中和劑包括三乙胺或氫氧化鈉；

所述聚氨酯分子、丙烯酸酯類化合物、中和劑和水的質量比為30～70：8～20：0.8～2.0：60～120；

所述乳化的溫度為20～40℃，時間為0.5～1.0h；所述乳化在攪拌條件下進行，所述攪拌的速率為1500～2500r/min。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述水溶性引發劑包括過硫酸鉀、過硫酸銨或偶氮二異丙基咪唑啉鹽酸鹽；

所述聚氨酯乳液、水溶性引發劑和水的質量比為80～100：0.3～1.5：10～20；

所述自由基聚合反應的溫度為50～85℃，時間為3.0～5.0h。

7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述外交聯劑為水溶性硅溶膠；

所述水溶性硅溶膠的制備過程包括：將帶氨基的硅烷偶聯劑、正硅酸乙酯和水混合，進行水解，得到水溶性硅溶膠。

8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述帶氨基的硅烷偶聯劑為KH-792、KH-550、A1110和Z-6121中的一種或幾種；

所述帶氨基的硅烷偶聯劑、正硅酸乙酯和水的質量比為1：0.1～1：1～10。

9.根據權利要求1或7所述的制備方法，其特征在于，所述聚氨酯-丙烯酸酯乳液與外交聯劑的質量比為100：0.1～5.0。

10.權利要求1～9任一項所述制備方法制備得到的無溶劑型室溫自交聯水性聚氨酯-丙烯酸酯乳液。