[发明专利]一种耐黄变芳香族聚碳酸酯型水性聚氨酯涂层材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐黄变水性聚氨酯涂层材料的制备方法，具体涉及一种耐黄变芳香族聚碳酸酯型水性聚氨酯涂层材料的制备方法。

背景技术

基于聚氨酯分子的可设计性和可裁剪性，聚氨酯材料是唯一一种在物理性能和化学性能方面均具有较宽适用范围的聚合物材料，因此被广泛用于粘合剂、涂料、合成革、建筑材料及自动化工业中。水性聚氨酯克服了溶剂型聚氨酯污染严重的缺点，以水为分散介质，具有无毒、节能、安全可靠等特点，研究初始即被广泛用于皮革涂饰剂中。芳香族水性聚氨酯在用于涂料时虽具有较好的力学性能但由于结构中含有易发色的共轭基团，在用于白色及浅色革时极易黄变，故而限制了其应用。如何提高芳香族水性聚氨酯的耐黄变性能一直以来吸引着众多科研工作者的关注，其中在纳米材料改性方面取得了较多成果。由于纳米粒子尺寸小、比表面积大，能够产生量子效应和表面效应，使得纳米复合材料较常规复合材料具有更优异的物理性能与力学性能。采用合适的方法将无机纳米粒子，碳纳米管或纳米蒙脱土片层与水性聚氨酯进行复合，所制得的复合材料的综合性能会得到很大的改善，拓展了其应用领域，提高了其使用效果。陈家华等人指出纳米涂饰材料可以提高涂饰层的耐黄变和耐老化性能，耐磨性、防水性、耐热耐寒性等，同时使涂层具有较好的自洁和杀菌能力，亦可提高涂层的遮盖力。

纳米TiO₂的电子结构，由充满电子的价电子带和没有电子的空轨道形成的导带结构存在禁止带间隙。当TiO₂受光照射，被禁止带间隙能量大的光吸收，价带的电子激发至导带。由于TiO₂的禁止带间隙约为2.3eV，相当于约410nm波长的光能。因此TiO₂的电子会受波长小于410nm的紫外光激发，从而形成很好的散射和吸收紫外光的能力，加入到水性聚氨酯中，可以达到极好的耐黄变效果。

工业生产中通常采用加入紫外线吸收剂（苯并三唑类、三嗪类）、受阻胺光稳定剂以及抗氧剂等方式来提高芳香族水性聚氨酯的耐黄变性。但由于添加剂与聚合物的相容性问题以及添加剂的时效性问题等使得耐黄变效果难以持久。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种耐黄变芳香族水性聚氨酯复合涂层材料的制备方法，以提高纳米TiO₂在聚氨酯乳液中的分散性，降低芳香族水性聚氨酯合成过程中的难度，旨在得到一种适宜工业生产的合成方法。

本发明的技术方案如下：

一种耐黄变芳香族水性聚氨酯涂层材料的制备方法，其特征在于制备步骤如下：

（1）制备TiO₂分散液：准确称取分散剂于干燥的容器中，加入DMF，使分散剂完全溶解，加入纳米粉体TiO₂，于超声波细胞粉碎机中，5400w～600w下超声20～40min得到TiO₂分散液；其中每100mlDMF中加入5～10g纳米粉体TiO₂，分散剂加入量为1.5～3g；

（2）制备聚碳酸酯型水性聚氨酯分散液：在一容器中，加入20～25重量份聚碳酸酯二元醇，再加入0～5重量份异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）与9～15份二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）的混合物，置于75℃～85℃的油浴中反应至NCO达理论值；降温至40℃～50℃，加入1.5～2.5重量份亲水扩链剂二羟甲基丁酸，反应1h～1.5h，升温到80℃，加入0.5～2.5重量份二次扩链剂1,4-丁二醇（BDO），保温反应1h～2h，得到分子量在1w～2w左右的聚氨酯预聚体；对预聚体进行降温至40℃～50℃，加入步骤（1）制备的TiO₂分散液，于40℃～50℃油浴中搅拌0.5h～1h，再加入1.0～2.0重量份三乙胺（TEA）进行中和，反应0.5h～1h得到中间体；在的高速搅拌下将40～70重量份的去离子水在0.5h～1h内缓慢加入到中间体中，同时以1000r/min～1200r/min高速搅拌0.5h～1h，最后得到聚碳酸酯型水性聚氨酯分散液；

（3）耐黄变芳香族聚碳酸酯型水性聚氨酯涂层材料的制备：将0～1.5重量份的抗氧剂1010和0～2重量份紫外线吸收剂UV-327复合后加入到步骤（2）得到的聚碳酸酯型水性聚氨酯分散液中。

在本发明的一个优选实施例中，所述步骤（1）中，所述的分散剂为十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇-1000、聚乙二醇-1500、聚乙二醇-2000、六偏磷酸钠中的一种。