[發明專利]高固自修復型水性聚氨酯丙烯酸酯及其制備方法

有效

• 申請號: 202010945523.9
• 申請日: 2020-09-10
• 公開（公告）號: CN112194772B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 王學川;王園園;馮見艷
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C08G18/75
• 分類號: C08G18/75;C08G18/67;C08G18/42;C08G18/48;C08G18/10;C08G18/34;C08G18/32;C08F283/06;C08F220/14;C08F220/18
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責任公司 61202
• 代理人: 劉華

本發明涉及涂料材料技術領域，提供了一種高固水性聚氨酯丙烯酸酯分散體的制備方法，包括：將二異氰酸酯與聚酯多元醇或聚醚多元醇反應得到聚氨酯預聚體；將聚氨酯預聚體與降粘溶劑、親水擴鏈劑以及含有雙硫鍵的二元醇類擴鏈劑混合反應得到第一混合液；將第一混合液與含羥基的丙烯酸酯類單體混合反應得到雙鍵封端的聚氨酯預聚物；將雙鍵封端的聚氨酯預聚物加水乳化后脫除溶劑得到第二混合液，將第二混合液與丙烯酸酯類單體混合乳化后與引發劑溶液混合反應。一種高固水性聚氨酯丙烯酸酯分散體，采用上述方法制得，在作為涂膜使用時，一種具有自修復性能的涂飾材料，采用上述方法制得。該涂飾材料在可見光、紫外光照射、適宜溫度下具有較好的自修復性能。

技術領域

本發明涉及水性聚氨酯技術領域，具體而言，涉及一種高固水性聚氨酯丙烯酸酯分散體及其制備方法、具有自修復性能的涂飾材料。

背景技術

水性聚氨酯具有良好的耐老化，耐磨性能，沒有有機溶劑的釋放，但其力學性能差、耐水性差、固含量較低，適用性窄。丙烯酸酯類改性水性聚氨酯是常用的一種十分有效的方法，丙烯酸酯類物質添加到水性聚氨酯乳液當中，通過引發劑促進自由基乳液聚合從而形成復合乳液，形成核殼結構型式，聚氨酯丙烯酸酯復合乳液可以在很大范圍內通過調整配方獲得高韌性、高硬度、高彈性的涂層，可以滿足不同的需要，水性聚氨酯丙烯酸酯成膜以后的交聯度可超過90%，成功構筑互穿網絡、其耐有機溶劑性、力學性能都有明顯的提升，并且可以改善單一聚氨酯體系固含量過低的缺陷。

聚氨酯丙烯酸酯在作為涂料使用的過程中，涂膜難免會受到其在加工、運輸、儲存和使用過程中，內部和外部因素的綜合影響往往會對材料造成微觀或宏觀損傷，導致材料的力學性能下降，為消除材料中的微損傷，避免損傷擴大，增加材料的安全性、耐用性、延長材料的使用壽命，通過向材料中引入可逆共價鍵實現損傷-自修復，聚氨酯具有的微相分離結構使得聚氨酯材料的力學性能，特別是拉伸強度、耐撕裂強度和柔韌性都很高，因此聚氨酯成為近年來自修復材料的研究熱點。這一材料具有很多優勢：如由裂紋引發聚合、針對性強、效率很高、并且無需人為的觀測等。

發明內容

本發明的目的是提供一種高固水性聚氨酯丙烯酸酯分散體及其制備方法。旨在提供一種與光引發劑混合使用后在紫外光照下具有自動修復裂紋和劃痕功能的高固含量的水性聚氨酯丙烯酸酯分散體。

本發明還提供了一種具有自修復性能的涂飾材料，其涂覆于物品表面，在紫外光照條件下具有自動修復裂痕的性能。

本發明是這樣實現的：

一種高固水性聚氨酯丙烯酸酯分散體的制備方法，包括：

聚氨酯預聚體的制備：將二異氰酸酯與聚酯多元醇或者聚醚多元醇反應得到聚氨酯預聚體，所述二異氰酸酯中異氰酸酯基的物質的量與所述聚酯多元醇或所述聚醚多元醇中羥基的物質的量之比為2.5~4：1。

第一混合液的制備：滴加少量催化劑，將所述聚氨酯預聚體與降粘溶劑、親水擴鏈劑以及含有雙硫鍵的二元醇類擴鏈劑混合反應得到第一混合液，所述第一混合液包含含有雙硫鍵的異氰酸酯封端的預聚體，所述降粘溶劑的用量占所述第一混合液中反應單體質量的3~10%，所述反應單體包括聚氨酯預聚體、親水擴鏈劑及含有雙硫鍵的二元醇類擴鏈劑，所述親水擴鏈劑的用量占所述第一混合液的單體質量的3%~6%，所述含雙硫鍵的擴鏈劑占所述第一混合液單體質量的5~10%。

雙鍵封端的聚氨酯預聚體的制備：對第一混合液中異氰酸酯基含量進行測定，將占所述第一混合液中單體質量5~10%的含羥基的丙烯酸酯單體（第一丙烯酸酯單體）與所述第一混合液混合反應得雙鍵封端的聚氨酯預聚物。

乳化液的制備：將所述雙鍵封端的聚氨酯預聚物加水乳化后脫除溶劑，得到固含量30%的末端含雙鍵的水性聚氨酯分散體，為第二混合液，將所述第二混合液與丙烯酸酯單體（第二丙烯酸酯單體）混合乳化得到乳化液，所屬丙烯酸酯單體的質量是所述第二混合液質量的30~50%。