[发明专利]羟基聚丙烯酸酯分散体及其制备方法、高性能水性双组分聚氨酯涂料及其制备方法

说明书

本发明公开了羟基聚丙烯酸酯分散体及其制备方法，高性能水性双组分聚氨酯涂料及其制备方法，羟基聚丙烯酸酯分散体的制备方法包含如下步骤：将10.7～15份(甲基)丙烯酸单体、17.7～22份(甲基)丙烯酸酯单体、13～20份乙烯基单体、19～22份羟基丙烯酸酯单体以及1.5～2.5份引发剂混合形成混合液A；溶解1.2～3.6份胺扩链剂得到混合液B；将25～30份活性稀释剂加热至140～150℃时恒压滴入混合液A，降温至75～85℃加入5～15份异氰酸酯扩链剂，加入1.7～5.6份中和剂和分散剂，加入10～15份混合液B升温至55～75℃反应，降温过滤，固含量高，外观观感佳以及稳定性好。

技术领域

本发明涉及水性双组分聚氨酯涂料领域，具体涉及一种羟基聚丙烯酸酯分散体及其制备方法、高性能水性双组分聚氨酯涂料及其制备方法。

背景技术

很多物体的表面需要使用涂料进行保护、装饰和赋予特种功能。现有木器涂料多为溶剂型涂料，含有超过50％的有机溶剂，这些溶剂在施工过程中会挥发到大气中污染环境，还损害人体健康，并且有机溶剂本身会带来安全隐患。因此，木器涂料的水性化是国际涂料发展的趋势。水性木器涂料包括单组分和双组分水性木器涂料。其中，单组分水性木器涂料的耐水性、耐化学品性及硬度等漆膜性能与油性涂料差距较大，严重限制了水性木器涂料的推广应用。双组分水性木器涂料的机械性能、耐水性和耐化学品性与溶剂型木器涂料相当，克服了单组分水性木器涂料的缺点。2015年1月我国已发布了关于对溶剂型涂料征收消费税的法令，双组分水性木器涂料已是高档水性木器涂料的首选。

双组分水性聚氨酯涂料具有优异的涂膜性能，得到了广泛的研究和应用，它由水性聚合物多元醇和水性多异氰酸酯固化剂组成，分开包装，使用时按比例混合。水性聚合物多元醇包括水性聚丙烯酸酯多元醇、水性聚氨酯多元醇、水性聚酯多元醇和聚醚多元醇以及混合多元醇。其中，水性聚丙烯酸酯多元醇具有优异的保色、保光和耐候性，价格便宜，且分子量、玻璃化温度和羟基含量易于调节等优点，是目前双组分水性聚氨酯涂料中水性聚合物多元醇的首选。采用不同聚合工艺可制得乳液和分散体两种类型聚丙烯酸酯多元醇。乳液型聚丙烯酸酯多元醇生产工艺简单，成本低，但其存在羟基含量低，与水性多异氰酸酯固化剂混合制得的漆膜透明差、流平性差、耐化学品性差、硬度低等问题。相比之下，分散体型聚丙烯酸酯多元醇的羟基含量较高，与水性多异氰酸酯固化剂混合制得的漆膜透明度高、流平性好，且具有优异的耐水性及耐化学品性，因此，分散体型聚丙烯酸酯多元醇未来有更大的发展空间。

分散体型聚丙烯酸酯多元醇又称为羟基聚丙烯酸酯分散体，简称羟丙分散体。现有羟基聚丙烯酸酯分散体仍存在固含低、储存稳定性差、乳白色外观的观感不佳等问题，且与水性多异氰酸酯固化剂混合后制得漆膜存在干速慢、硬度低等问题，造成以上问题的主要原因是羟基聚丙烯酸酯分散体的聚合物大分子为线型结构，且分子量小。

采用常规合成工艺通过调整引发剂或链转移剂添加量等方法提高聚合物分子量时，羟基聚丙烯酸酯分散体预聚体的粘度会明显上升，造成预聚体无法在水的沸点(100℃)以下分散，严重时预聚体凝胶。为了实现高粘预聚体的分散，有报道称国外采用高压设备在100℃以上实现加水分散，但该方法工艺复杂，成本较高。因此，常规的方法无法改善羟基聚丙烯酸酯分散体与水性多异氰酸酯固化剂混合制得的漆膜干速慢、硬度低等问题。

中国发明专利CN107163177A公开了一种适用期长的快干型羟基丙烯酸树脂水分散体及其制备方法，其通过水分散体内部包裹金属离子催化剂促进分散体聚合物与水性多异氰酸酯固化剂反应，从而稍微提高干速。该方法并未能从本质上解决羟基聚丙烯酸酯分散体预聚物分子量小且为线型结构而造成的固含低、储存稳定性差、乳白色外观的观感不佳等问题，也不能解决其与水性多异氰酸酯固化剂混合后制得漆膜存在硬度低等问题，另外，金属催化剂多会带来重金属污染。

发明内容