[发明专利]具有IPN结构的无溶剂的阴/非离子型水性聚氨酯‑丙烯酸酯接枝共聚物的制备方法

说明书

技术领域

本发明属有机高分子材料制备技术领域，涉及一种具有IPN结构的无溶剂的阴/非离子型水性聚氨酯-丙烯酸酯接枝共聚物的制备方法。

背景技术

聚氨酯水分散体(PU)具有优异的耐磨性、柔韧性、附着力和耐化性，但其自增稠性差、固含量低、耐水性和光泽度不佳。丙烯酸酯水分散体(PA)具有优良的耐水性、耐候性和物理机械性能，但柔韧性、耐磨性、耐化性较差，如将二者的优点有机结合，形成优势互补，可使材料的综合性能得到显著提高。PUA是将聚丙烯酸酯和聚氨酯两类聚合物在微观状态下制备得到的杂合水分散体，其兼具PU和PA的优点，是目前研究最为广泛的杂合水分散体树脂。

目前我国的汽车涂料仍以溶剂型为主，大量挥发性有机化合物(VOCs)在涂装过程中对生态环境造成了严重的污染，同时也对人类健康带来了极大的危害。随着人们环保意识的提高，各国政府都出台了大量相关的法规以限制VOCs的排放量。为了顺应时代的发展，汽车涂料正向环境友好型方向转变，其中环境友好型涂料包括了水性涂料、粉末涂料、UV固化涂料和高固体份涂料，而水性涂料是其中发展最快的一类。

汽车涂料主要分为底漆、中涂、底色漆和罩光漆，底色漆又可分为素色漆和金属闪光漆，底色漆是所有涂层中VOCs排放量最大的，其有机溶剂含量高达85％，施工固体份只有15％左右，占汽车车身涂装所用各道涂层的VOCs总排放量的50％左右。因此，国内外都在研究开发水性的汽车底色漆，以快速降低汽车涂料的VOCs排放量。

目前国内外很多专业期刊杂志上有关于水性金属闪光漆的报道，而且像杜邦、阿克苏和PPG都有相应的产品在市场上销售，但这些产品都有其缺陷：⑴漆膜的耐水性、耐化性和耐候性均达不到溶剂型金属闪光漆的水平；⑵漆膜的物理机械性能较溶剂型金属闪光漆差；⑶溶剂含量达到15％-25％，虽远低于溶剂型金属闪光漆，但仍然处于较高水平；⑷当使用丙烯酸乳液作为主体树脂时，制备的金属闪光漆喷涂所得的湿漆膜会带蓝光，而干燥后蓝光消失，从而导致漆膜的干湿度差异明显，不利于调色人员调色。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种具有优异的储存稳定性，良好的物理机械性能、耐水性、耐酸性、耐碱性和耐候性，具有IPN结构的无溶剂的阴/非离子型水性聚氨酯-丙烯酸酯接枝共聚物的合成配方及其合成工艺。

本发明的另一个目的是提供一种含具有IPN结构的无溶剂的阴/非离子型水性聚氨酯-丙烯酸酯接枝共聚物的汽车用单组份水性金属闪光漆的制备配方及其制备工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种具有IPN结构的无溶剂的阴/非离子型水性聚氨酯-丙烯酸酯接枝共聚物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

①将组分a加入反应釜，升温至130-140℃，然后往反应釜中滴加组分b、组分c、组分d、组分e以及引发剂和链转移剂的混合物，通过本体聚合方法合成PA预聚物，至单体转化率高于98％进入下一阶段；②降温，然后将组分f、组分g、组分h、组分i、组分j及催化剂混合均匀，加入PA预聚物中，待NCO值达到预定值后进入下一阶段；③加入胺中和剂中和，加入去离子水乳化；其中，

组分a是粘度低、带有叔碳酸酯基和环氧基的活性稀释剂，其用量为混合单体a-j总质量的5％-20％；

组分b是带有羧基和大位阻基团的丙烯酸酯类单体，其用量为混合单体a-j总质量的5％-20％；

组分c是其均聚物玻璃化转变温度(Tg)高于20℃、能提高漆膜硬度的甲基丙烯酸酯类单体，其用量为混合单体a-j总质量的5％-20％；

组分d是带有非离子亲水侧链的丙烯酸酯单体，其用量为混合单体a-j总质量的5％-20％；

组分e是至少带有三个不饱和双键的丙烯酸酯单体，其用量为混合单体a-j总质量的0.1％-3％；组分f是作为PU软组分、数均分子量为1000-2000的聚碳酸酯二元醇，其用量为混合单体a-j总质量的0％-40％；

组分g是作为PU软组分、数均分子量为1000-2000、分子链上带有亲水基团的聚己内酯二元醇，其用量为混合单体a-j总质量的10％-50％；

组分h是作为PU硬组分，带有非离子亲水侧链段、主链末端为二羟基的亲水单体，其用量为混合单体a-j总质量的10％-30％；

组分i是带有至少三个羟基或胺基的交联单体，其用量为混合单体a-j总质量的0.1％-3％；