[发明专利]一种硅烷改性水性聚氨酯-丙烯酸树脂的合成方法

说明书

本发明涉及水性树脂的合成，具体公开了一种硅烷改性水性聚氨酯‑丙烯酸树脂的合成方法，以解决现有水性树脂耐水、耐溶剂性差的问题。所述制备方法为：将聚酯多元醇、二异氰酸酯真空脱水后加入亲水扩链剂、丙烯酸酯混合单体和催化剂进行反应，得聚氨酯预聚体Ⅰ；向预聚体Ⅰ中加入硅烷偶联剂进行聚氨酯改性反应，然后进行双键封端、中和成盐以及自乳化，得自乳化体Ⅱ；向自乳化体Ⅱ中加入引发剂水溶液，和功能性单体甲基丙烯酸缩水甘油酯反应2～4h，冷却即得硅烷改性水性聚氨酯‑丙烯酸树脂。所得树脂耐水耐溶剂性好，附着力好，可用于橱柜、木门、地板、衣柜、桌椅、床等家具应用的水性木器涂料。

技术领域

本发明涉及水性木器涂料树脂的制备，更具体地说，涉及一种硅烷改性水性聚氨酯-丙烯酸树脂的合成方法。

背景技术

我国家具生产量居世界第一，每年达到上亿件，再加上整体橱柜、木门、地板、沙发、衣柜、桌椅、家具市场需求量的快速增长，使木器涂料具有广阔的发展前景。到目前为止，我国木器涂料98％的都是油性，需要用到大量挥发性且有损人们身体健康的溶剂如二氯乙烷、丁酯、三甲苯、甲苯、二甲苯、DMF、异氟尔酮等，破坏了生态平衡，严重污染环境。随着人们对环保意识的越来越强，开发环境友好型、资源节约型、质量优越型的绿色环保水性树脂涂料显得尤为重要。

市场上主要的水性木器涂料及各种涂料的优缺点如下表所示：

以上水性树脂很多性能无法与油性树脂涂料相比，附着力、耐水、耐溶剂、丰满度、硬度、耐磨、耐久性都不及油性涂料。因此开发性能优越的水性木器涂料树脂显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种附着力好、分子稳定性好、表面张力低、粘温系数小、耐高低温、电绝缘性好、耐氧化、耐候性好、耐水耐溶剂性好的环保水性树脂的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种硅烷改性水性聚氨酯-丙烯酸树脂的合成方法，包含以下反应步骤：

(1)将聚酯多元醇、二异氰酸酯真空脱水后加入亲水扩链剂、作为溶剂的丙烯酸酯混合单体和催化剂进行反应，得聚氨酯预聚体Ⅰ；

(2)于70～80℃条件下，向步骤(1)得到的聚氨酯预聚体Ⅰ中加入硅烷偶联剂进行聚氨酯改性反应1～2h，然后通过封端剂进行双键封端、有机胺中和成盐以及自乳化，得自乳化体Ⅱ；

(3)于70～80℃条件下，向步骤(2)得到的自乳化体Ⅱ中加入引发剂水溶液，和功能性单体甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)，于70～80℃条件下反应2～4h，冷却即得硅烷改性水性聚氨酯-丙烯酸树脂。

所述甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)的加入量为硅烷改性水性聚氨酯-丙烯酸树脂的35～60％。

进一步地，所述步骤(1)中，聚酯多元醇与二异氰酸酯摩尔比为1:2～5；所述催化剂的质量百分比为1～5‰，亲水扩链剂的质量百分比为1～5％。

进一步地，所述步骤(1)中，丙烯酸混合单体为甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯的混合，二者的摩尔比为2～8:1。

进一步地，所述步骤(2)中，NCO与OH的摩尔比为1.0～2.6:1，其中羟基来自聚酯多元醇和封端剂。

进一步地，所述步骤(1)中，反应条件为80～90℃温度下反应2～3h。

进一步地，所述步骤(2)中，硅烷偶联剂的质量为自乳化体Ⅱ的3～10％，端封剂的质量为自乳化体Ⅱ的1～15％。

进一步地，所述二异氰酸酯为异氟尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯、氢化苯基甲烷二异氰酸酯和环戊二异氰酸酯中的一种或几种的混合物。