[发明专利]一种高耐水性、高附着力的水性聚氨酯乳液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水性聚氨酯乳液，特别是涉及一种高耐水性、高附着力的水性聚氨酯乳液及其制备方法。

背景技术

聚醚和聚酯多元醇是目前合成水性聚氨酯时主要的多元醇树脂，但是，聚醚型水性聚氨酯胶膜强度低、耐磨型差，耐紫外老化性能也差，而聚酯型水性聚氨酯储存稳定性差，耐水解性差。聚四氢呋喃二醇及聚碳酸亚己酯二醇制备的水性聚氨酯强度高、耐水解、耐候及耐热性好，但是原料成本高。

二氧化碳基共聚物多元醇(PPC)是一种以二氧化碳和环氧丙烷为原料通过反应制得的多元醇，生产成本较低。以PPC为原料制备的水性聚氨酯具有高强度、高硬度、耐磨性，同时耐水解、储存稳定性好。CN104403077A公布了一种水性聚氨酯涂料的制备方法，其采用聚碳酸亚丙酯多元醇和聚醚多元醇复合，制备了水性聚氨酯涂料，其涂层硬度可以达到2H。CN103755911A公开了一种基于该多元醇的环保型水性聚氨酯涂料的制备方法，制得的水性聚氨酯涂料的储存稳定性、耐水解性优于聚酯型，耐磨性、力学强度、附着力优于聚醚型水性聚氨酯涂料。

申请人研究发现，经过丙烯酸改性的PPC型水性聚氨酯表面硬度和耐水性明显提高，吸水率明显下降。然而，这种水性聚氨酯乳液涂覆在玻璃上，浸水2h即发生整体脱落。这表明，这种改性后的聚氨酯乳液在玻璃基材上的使用仍然有较大弊端。因此，开发一种高耐水性、高附着力的水性聚氨酯，解决在一些特殊基材上的应用问题十分必要。

发明内容

本发明第一个目的是针对现有技术的不足提供一种高耐水性、高附着力的水性聚氨酯乳液，以二氧化碳共聚物多元醇为基础原料，先通过有机硅改性，再与聚丙烯酸酯乳液复合改性制得，具有较高的耐水性和附着力。

为了实现以上目的，本发明提供以下技术方案：

一种高耐水性、高附着力的水性聚氨酯乳液，包括以下重量份的组分：

二氧化碳共聚物多元醇60份，亲水扩链剂2-10份，二异氰酸酯20-60份，催化剂0.01-1份，非亲水扩链剂2-10份，有机硅偶联剂KH-560 0.5-2份，去离子水100-300份，扩链交联剂0.5-4份，聚丙烯酸酯乳液5-40份。

优选的，所述二氧化碳共聚物多元醇是以二氧化碳为起始原料，在引发剂、催化剂作用下与环氧丙烷共聚合成的；所述二氧化碳共聚物多元醇的分子量为1000-8000，羟基官能度为2-6，分子内碳酸酯基团的摩尔分率为0.25-0.45。

优选的，所述亲水扩链剂为乙二胺基乙磺酸钠、1,4-丁二醇-2-2磺酸钠、二羟甲基丁酸半酯、二羟甲基丙酸中的任意一种或几种的混合物，所述亲水扩链剂的重量份为2-6份。

优选的，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的任意一种或两种的混合物，所述二异氰酸酯的重量份为20-30份。

优选的，所述催化剂为辛酸亚锡、异辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡中的任意一种或几种的混合物。

优选的，所述非亲水扩链剂为乙二醇、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-羟甲基环己烷、三甲基戊二醇中的任意一种或几种的混合物，所述非亲水扩链剂的用量为2-10份。

优选的，所述扩链交联剂为二正丁胺、乙二胺、三甲基己二胺、四乙烯五胺、二乙烯三胺、异氟尔酮二胺中的任意一种或几种的混合物，所述扩链交联剂的重量份为2-4份。

优选的，所述聚丙烯酸酯乳液由甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸缩水甘油酯、乙酸乙烯酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸、丙烯酸异丁酯中的任意一种或几种的混合物与乳化剂、引发剂、水经乳液聚合反应制得。

本发明要解决的另一技术问题是提供上述高耐水性、高附着力的水性聚氨酯乳液的制备方法。

为解决上述技术问题，技术方案是：

一种高耐水性、高附着力的水性聚氨酯乳液的制备方法，其步骤如下：

(1)在反应器中按比例加入100份的水、0.5-2份乳化剂和0.1-1份引发剂，再加入2-6份丙烯酸酯单体混合物，在70℃聚合反应0.5-1小时，然后再加入50-60份丙烯酸酯单体混合物，聚合反应3.5-5小时，最后升温至85℃，反应1-2小时，冷却至室温得到聚丙烯酸酯乳液；