[发明专利]一种环氧树脂改性水性聚氨酯乳液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种乳液及其制备方法，尤其是涉及一种环氧树脂改性水性聚 氨酯乳液及其制备方法。

背景技术

水性聚氨酯由于其以水为分散介质，不仅具有无毒、不易燃烧、不污染环 境、节能、安全可靠等优点，因此近年来水性聚氨酯涂料获得了广泛的关注。 目前这类聚合物水分散液主要是由自乳化法制备，故涂膜的耐水和耐溶剂性较 差，在一定领域的使用中受到了限制。

近年来，对水性聚氨酯的改性成了该领域的研究热点。线性热塑性水性聚 氨酯涂膜的耐化学性和耐溶剂性不良，硬度较低，表面光泽度不高，耐水性差， 可以通过交联改性以提高其综合性能。常用的交联改性方法有引进交联单体进 行紫外光固化，添加氮丙啶或三聚氰胺等固化组份进行交联，或添加封闭异氰 酸酯进行交联反应等。然而这些方法需要添加引发剂或反应性交联剂，组成双 组份产品，具有活化期，降低了产品的稳定性。另外的交联方法是进行分子内 部交联，即通过添加多羟基或氨基化合物进行交联，如三羟甲基丙烷、环氧树 脂等。而三羟甲基丙烷反应活性太高，反应不易控制，容易出现凝胶。环氧树 脂为多官能度化合物具有高模量、高强度和耐化学性好、热稳定性好等优点， 可直接参与水性聚氨酯的合成反应，可提高其的耐水、耐溶剂、耐热蠕变性能 及拉伸强度等，其分子结构中的多羟基可与异氰酸酯反应，且容易控制，可将 支化点引入聚氨酯的主链，使之形成部分网状结构。

前人多是采用环氧树脂代替软段的方法来改性，但由此法制得的水性聚氨 酯涂膜耐水性不好。本文则采用环氧树脂作为大分子扩链剂，充分利用环氧树 脂的环氧基和羟基参与反应，形成多重交联，合成的环氧改性水性聚氨酯树脂 性能优异。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种耐水、耐 溶剂、耐热蠕变性能及拉伸强度的环氧树脂改性水性聚氨酯乳液及其制备方 法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种环氧树脂改性水性聚氨酯乳液，其特征在于，该乳液包括以下组分及 含量(wt％)：

异福尔酮二异氰酸酯20～40；

聚酯              20～40

亲水性扩链剂      5～10；

扩链剂            2～10；

交联剂            1～3；

中和剂            3～10；

环氧树脂          2～10；

丙酮              10～20。

所述的聚酯包括市售聚酯210N或聚酯220N。

所述的亲水性扩链剂包括二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、酒石酸或乙二胺 基乙磺酸钠。

所述的扩链剂包括异福尔酮二胺、乙二胺、三甲基乙二胺、乙二醇、甲基 丙二醇、一缩乙二醇、1，4-丁二醇或对苯二酚二羟乙基醚。

所述的交联剂包括三羟甲基丙烷、三乙醇胺或三乙胺。

所述的中和剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、三乙胺、三甲胺或N，N- 二甲基乙醇胺。

所述的环氧树脂包括市售环氧树脂E-12、环氧树脂E-20、环氧树脂E-42、 环氧树脂E-44或环氧树脂E-51。

一种环氧树脂改性水性聚氨酯乳液的制备方法，其特征在于，该方法包括 以下步骤：

(1)备料

按照以下组分及含量(wt％)备料：

异福尔酮二异氰酸酯    20～40，

聚酯                  20～40，

亲水性扩链剂          5～10，

扩链剂                2～10，

交联剂                1～3，

中和剂                3～10，

环氧树脂              2～10，

丙酮                  10～20；

(2)聚酯除水

称取聚酯，将该聚酯加热至110～130℃，并利用油泵抽真空干燥0.5～2h， 然后将聚酯降温到70～85℃；

(3)预聚物合成