[发明专利]阳离子水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液及其制备方法

权利要求书

1.阳离子水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液，其特征在于其原料成分包括：

1)10～32质量份的不同异构体含量的二苯基甲烷二异氰酸酯异构体混合物与碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物；

2)26～78质量份的多元醇；

3)0~1质量份有机锡催化剂；

4)1~14质量份小分子扩链剂组合物，其中至少包含25％~100％的可以提供羟基并含有卤素元素、叔胺的扩链剂；

5)9～40质量份的稀释剂；

6)1～10质量份的中和剂；

7)0.05～0.35质量份的引发剂。

2.根据权利要求1所述的阳离子水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液，其特征在于所述异氰酸酯混合物是90~100％的至少含有98％4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯的二苯基甲烷二异氰酸酯异构体混合物和0~10％的碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯。

3.根据权利要求1所述的阳离子水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液，其特征在于所述异氰酸酯系混合物是90~100％的2，4-二苯基甲烷二异氰酸酯含量45~55％的二苯基甲烷二异氰酸酯异构体混合物和0~10％的碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯。

4.根据权利要求1所述的阳离子水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液，其特征在于所述多元醇组合物是分子量在800~3000之间的聚氧化亚乙基多醇、聚氧化亚丙基多醇、聚氧化亚乙基亚丙基共聚醚多醇、聚四氢呋喃聚醚、聚酯多醇、聚己内酯多醇、聚碳酸酯多醇的一种或一种以上。

5.根据权利要求1所述的阳离子水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液，其特征在于所述小分子扩链剂组合物由0~80％的二元醇与20~100％的提供羟基并含有卤素元素、叔胺的扩链剂组成。

6.根据权利要求5所述的阳离子水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液，其特征在于所述二元醇是乙二醇、丙二醇、1，4-丁二醇、戊二醇、己二醇、一缩二乙二醇、新戊二醇的一种或一种以上，提供羟基并含卤素元素、叔胺的扩链剂为N-甲基二乙醇胺、N，N-二甲基乙醇胺、乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的一种。

7.根据权利要求1所述的阳离子水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液，其特征在于稀释剂为能够在引发剂存在的条件下发生自由基聚合的物质，为丙烯酸酯类物质：甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸辛酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯中的一种或一种以上。

8.根据权利要求1所述的阳离子水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液，其特征在于使扩链剂中叔胺季胺化的中和剂为无机酸类：盐酸、硝酸，和有机酸类：乙酸、丙酸、氯醋酸、乙醇酸、丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种，该中和剂在引发剂存在下能够参与自由基聚合反应。

9.根据权利要求1所述的阳离子水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液，其特征在于所述有机锡催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、三乙胺、二亚乙烯三胺，引发剂是：油性引发剂偶氮二异丁腈、水性引发剂过硫酸钾、过硫酸铵中的一种或油性/水性两种混合引发剂。

10.权利1-9中任一权利要求所述的阳离子水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

首先按照需要的配比将多元醇组合物加入反应器在100-120℃抽真空脱水一小时以上，然后将不同异构体含量的二苯基甲烷二异氰酸酯与碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物以及有机锡催化剂加入反应器中，在75～90℃氮气保护下预聚反应1～2.5小时，合成具有端异氰酸酯基的预聚体；

将上述反应产物冷却至40～55℃，加入稀释剂稀释至固含量为50～80％，冷凝回流，加入小分子扩链剂，在60~90℃氮气保护下扩链反应0.5~1.5小时得到混合物，反应温度为55～70℃，反应时间0.5～1.5小时；

反应产物冷却到45℃以下，将中和剂加入反应器中，中和混合物完成盐反应，调节混合物PH值为5～7后，在搅拌速率为500～10000r/m的搅拌机搅拌下匀速加入去离子水分散乳化，制得阳离子水性聚氨酯乳液；

将上面制得的阳离子水性聚氨酯乳液，升温为60～90℃，在N₂气的保护和回流冷凝下，加入引发剂引发丙烯酸酯类单体以及丙烯酸发生自由基聚合反应，反应1.5～3小时，制得阳离子水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液乳液。