[发明专利]聚氨酯/聚丙烯酸酯离聚物乳液的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种离聚物乳液的合成方法，特别是一种聚氨酯/聚丙烯酸酯离聚物乳液的合成方法。

背景技术

聚氨酯(PU)和聚丙烯酸酯(PA)都是大量使用的重要的高分子产品。聚丙烯酸酯(PA)具有机械强度高、耐老化、耐光不变黄、耐水性好等优点，但存在韧性、耐磨、耐化学品性能差、高温发粘、低温发脆等缺点。使用聚氨酯(PU)对聚丙烯酸酯(PA)进行改性，可以利用聚氨酯(PU)优异的耐寒性、弹性、很好的温度适应能力等性能，和聚丙烯酸酯(PA)在性质上具有一定的互补作用。通过两者复合制得聚氨酯-丙烯酸酯(PUA)复合乳液，可以取长补短，发挥综合优势，使乳液的涂膜性能得到明显改善。由于聚氨酯(PU)和聚丙烯酸酯(PA)各具特性而又互补。聚氨酯-聚丙烯酸酯(PUA)复合水性分散乳液技术成为当今国际上PU发展的一个新动向。常用的制备聚氨酯-聚丙烯酸酯(PUA)复合乳液的方法主要可以分为以下几种：(1)PU乳液和PA乳液共混交联法；(2)PU-PA核-壳乳液聚合法；(3)PU-PA互穿网络乳液聚合法；(4)PU-PA乳液共聚法。这些方法有时由于(PU-PA)小单体之间的共价键引起两者的个性难以充分展现，有时则两者之间界面结合力不够，力学性能下降。

使用分别带有相反离子的聚氨酯和聚丙烯酸酯，通过离子键合作用来制成性能优良的聚氨酯-聚丙烯酸酯(PUA)，即制成PUA离聚体，是一种比较可取的方法。但是一般离聚物都是三维网状结构的凝胶，而没能得到稳定的乳液。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚氨酯/聚丙烯酸酯离聚物乳液的合成方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种聚氨酯/聚丙烯酸酯离聚物乳液的合成方法，其特征在于该方法的具体步骤为：

a.将聚异丙二醇PPG和甲苯二异氰酸酯TDI溶于丙酮中，并加入催化剂用量的二丁基锡二月桂酸酯，在60℃～70℃下搅拌3～4小时；再加入N-甲基二乙醇胺MDEA，继续反应3～4小时，得到聚氨酯PU；其中聚异丙二醇PPG、甲苯二异氰酸酯TDI和N-甲基二乙醇胺MDEA的摩尔比为1∶2∶1；

b.调节步骤a所得聚氨酯PU的pH值至6，搅拌下，将该聚氨酯PU倒入水中进行乳化，得到乳液；以偶氮二异丁氰为引发剂，将该乳液与混合单体在60℃～70℃左右反应3～4小时，得到聚氨酯/聚丙烯酸酯离聚物乳液；所述的混合单体由丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸羟乙酯按15～20∶15～20∶1的体积比混合而成，并控制丙烯酸与N-甲基二乙醇胺MDEA的摩尔比为0.4～1.2∶1。

本发明方法制得的聚氨酯/聚丙烯酸酯(PUA)离聚物乳液，将其烘干得到PUA漆膜。将PUA膜与PU的差谱覆盖在聚丙烯酸酯(PA)红外图谱上，在3408.57cm^-1和1582.86cm^-1处出现了新的峰，表明漆膜分子内形成了新的相互作用。热分析(DSC)测得漆膜只有一个玻璃化转变温度，说明漆膜是共混相容的离聚物。

与现有技术相比，本发明方法具有如下显而易见的突出特点和显著优点：本发明方法制得了透明的聚氨酯/聚丙烯酸酯(PUA)乳液，所合成的PUA中组分聚氨酯(PU)与聚丙烯酸酯(PA)的混合物相容性较好，并通过红外光谱(FTIR)、热分析(DSC)与粘度证明了体系中存在着离子键合作用，即通过引进离子键和作用增加了PU与PA的相容性，从而合成了PUA离聚物。

附图说明

图1为聚氨酯/聚丙烯酸酯离聚物PUA与聚氨酯PU的差谱以及聚丙烯酸酯PA的FTIR谱(a为差谱b为聚丙烯酸酯PA的FTIR谱)

图2为HEMA∶MDEA摩尔比值不同时聚氨酯/聚丙烯酸酯离聚物PUA的DSC图

图3为AA/MDEA的比值与粘度的关系图。

具体实时方式

实施例一：以下是本发明制备聚氨酯/聚丙烯酸酯离聚物乳液实例，具有以下的工艺过程和步骤：

(1)阳离子型聚氨酯PU的合成

将定量的聚异丙二醇(PPG)和甲苯二异氰酸酯(TDI)在60℃下搅拌3小时(加入催化剂二丁基锡二月桂酸酯和溶剂丙酮)，形成预聚物。加入计量的N-甲基二乙醇胺(MDEA)，温度仍为60℃，继续反应3小时。反应中各反应物的摩尔比为：聚异丙二醇(PPG)∶甲苯二异氰酸酯(TDI)∶N-甲基二乙醇胺(MDEA)＝1∶2∶1。具体用量：聚异丙二醇(PPG)0.1mol，甲苯二异氰酸酯(TDI)0.2mol，N-甲基二乙醇胺(MDEA)0.1mol