[发明专利]端烯基非离子型水性聚氨酯改性丙烯酸酯乳液及其制备方法

摘要

一种端烯基非离子型水性聚氨酯改性丙烯酸酯乳液及其制备方法，首先利用端烯基聚乙二醇醚、二异氰酸酯、小分子二元醇和小分子三元醇为原料制备含双键的非离子型水性聚氨酯单体，然后将丙烯酸酯类单体和所制备的端烯基非离子型水性聚氨酯单体通过乳液聚合方法，得到水性聚氨酯改性丙烯酸酯乳液；本发明相比常规水性聚氨酯，制备工艺简单快速，能耗较低，不需要溶剂，环境友好，且非离子型水性聚氨酯中不含有羧酸根离子，吸水率大大降低，而且将丙烯酸酯和端烯基非离子型水性聚氨酯进行接枝聚合得到的复合乳液成膜之后，力学性能、耐候性、耐水性及综合性能均得到明显的改善。

主权项

1.一种端烯基非离子型水性聚氨酯改性丙烯酸酯乳液，其特征在于：

所述端烯基非离子型水性聚氨酯的原料组成及其摩尔比配比是：端烯基聚乙二醇醚、二异氰酸酯、小分子二元醇或分子量小于1000的聚乙二醇及小分子三元醇等于2.0∶1.0‑2.0∶0‑1.0∶0‑0.66mol；

所述水性聚氨酯改性丙烯酸酯乳液的聚合阶段的原料组成及其配比按重量计是：端烯基非离子型水性聚氨酯6‑60份；丙烯酸酯单体60‑114份，其中硬单体与软单体的比例为0.7‑1.5∶1；引发剂过硫酸铵APS：0.3‑1.0份；乳化剂十二烷基硫酸钠SDS：2.0‑6.0份，按固含量为40%配料；其余为去离子水。

2.根据权利要求1所述的端烯基非离子型水性聚氨酯改性丙烯酸酯乳液，其特征在于：所述端烯基聚乙二醇醚是烯丙基聚乙二醇醚‑600，烯丙基聚乙二醇醚‑1000，烯丙基聚乙二醇醚‑2000，烯丙基聚乙二醇醚‑3000，甲基烯丙基聚乙二醇醚‑600，甲基烯丙基聚乙二醇醚‑1000，甲基烯丙基聚乙二醇醚‑2000，甲基烯丙基聚乙二醇醚‑2400，甲基烯丙基聚乙二醇醚‑3100，甲基烯丙基聚乙二醇醚‑4000，甲基烯丙基聚乙二醇醚‑5000，异戊烯醇聚氧乙烯醚‑1000，异戊烯醇聚氧乙烯醚‑2400，异戊烯醇聚氧乙烯醚‑3000，异戊烯醇聚氧乙烯醚‑5000中的一种或几种单体的混合物或其它分子量在600~6000的端烯基聚氧乙烯醚。

3.根据权利要求1所述的端烯基非离子型水性聚氨酯改性丙烯酸酯乳液，其特征在于：所述二异氰酸酯是六亚甲基二异氰酸酯HDI，异佛尔酮二异氰酸酯IPDI和二环己基甲烷二异氰酸酯HMDI中的一种。

4.根据权利要求1所述的端烯基非离子型水性聚氨酯改性丙烯酸酯乳液，其特征在于：所述小分子二元醇是1，4‑丁二醇、乙二醇、三乙二醇和分子量低于1000的聚乙二醇中的一种。

5.根据权利要求1所述的端烯基非离子型水性聚氨酯改性丙烯酸酯乳液，其特征在于：所述小分子三元醇是丙三醇、三乙醇胺、三羟甲基丙烷和三异丙醇胺中的一种。

6.根据权利要求1所述的端烯基非离子型水性聚氨酯改性丙烯酸酯乳液，其特征在于：所述硬单体是甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯和丙烯腈中的一种或几种单体的混合。

7.根据权利要求1所述的端烯基非离子型水性聚氨酯改性丙烯酸酯乳液，其特征在于：所述软单体是丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸‑2‑乙基已酯和丙烯酸异辛酯中的一种或几种单体的混合。

8.一种根据权利要求1所述的端烯基非离子型水性聚氨酯改性丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于：所述制备方法是按下列步骤进行的：

（1）制备端烯基非离子型水性聚氨酯，其原料组成及其配比按摩尔比为：端烯基聚乙二醇醚、二异氰酸酯、小分子二元醇或分子量小于1000的聚乙二醇和小分子三元醇等于2.0∶1.0‑2.0∶0‑1.0∶0‑0.66 mol；

具体制备方法是：

先将端烯基聚乙二醇醚升温至100~120℃，在‑0.09Mpa下脱水2h，脱水结束后降至40℃以下，并加入少量磷酸来中和残留在端烯基聚乙二醇醚中的碱性催化剂以防止其影响端烯基聚乙二醇醚和二异氰酸酯的反应，备用；

在装有搅拌器、温度计的四口烧瓶中，按配比首先加入计算量的二异氰酸酯，接着分批次加入脱水的端烯基聚乙二醇醚，搅拌反应30min，然后升温至60‑80℃反应2h；

最后加入计算量的小分子二元醇或分子量小于1000的聚乙二醇或小分子三元醇或者几种小分子二元醇、三元醇的混合物，于50‑80℃搅拌反应0.5‑2h，获得端烯基非离子型水性聚氨酯；

（2）通过乳液聚合获得水性聚氨酯改性的丙烯酸酯乳液，其原料组成及其按重量计配比为：端烯基非离子型水性聚氨酯6‑60份；丙烯酸酯单体60‑114份，其中硬单体与软单体的比例为0.7‑1.5∶1；引发剂过硫酸铵APS：0.3‑1.0份；乳化剂：2.0‑6.0份，按固含量为40%配料，其余为去离子水；

具体制备方法如下：

首先将部分去离子水，部分乳化剂和部分引发剂先混合于装有搅拌器的四口烧瓶中，搅拌溶解；其次将丙烯酸酯单体滴加到上述四口烧瓶中，高速搅拌30min得到混合单体的预乳化液，取一定量的混合单体预乳化液于装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的四口烧瓶中，剩余的混合单体预乳化液装入恒压滴定管中；然后将计量的水性聚氨酯单体、剩余的乳化剂和引发剂以及剩余的去离子水加入四口烧瓶中，缓慢升温至75℃左右，保温反应30min，接着开始滴加剩余的混合单体预乳化液，2h滴加完毕之后继续在此温度保温反应1h，反应结束后降至室温，过滤出料，制得所述丙烯酸酯乳液。