[发明专利]一种丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子化学材料领域，尤其涉及一种丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液及其制备方法。

背景技术

聚氨酯是一种多功能高分子材料，其原料品种多样，分子结构可调节，在泡沫塑料、弹性体、胶黏剂、涂料等多个领域得到广泛的应用。目前聚氨酯材料有溶剂型和水溶型两类。一般来说，溶剂型聚氨酯是以丙酮、丁酮、甲苯等为主要溶剂通过溶液聚合而成，这些溶剂都是有毒溶剂，因此溶剂型聚氨酯在生产和使用过程中污染环境。安全系数低、对人的身体健康有很大的危害。随着社会进步和科学技术的发展，人们的环保意识不断的增强，研制高质量、无污染的环保型聚氨酯已成为发展趋势。

水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质，具有无毒、环保、廉价等优点，越来越受到人们的重视。水性聚氨酯不仅具有溶剂型聚氨酯所具有的耐寒、弹性好、光泽高、软硬段温度可调等基本特性外，还具有不燃、无毒、无污染等优点，但是也存在固含量低、物理机械性能差、耐水性、耐热性差等缺点，这很大程度上影响了水性聚氨酯的应用。中国专利(CN101429417A)公开了一种采用脂肪族异氰酸酯合成的高粘接性的水性聚氨酯胶粘剂，虽然固含量有所提高，但是避免不了胶膜的力学性能差以及耐水性较低的特点；中国专利(CN101993677)公开了一种丁二醇为扩链剂的水性聚氨酯，但是其粘度较低需要加入增稠剂来调整，操作麻烦复杂。美国专利(US4870129)公开了一种固含量能够达到40%~50%的水性聚氨酯，亲水试剂使用了磺酸二胺型，制备过程中需要加入大量的溶剂，回收时耗能大同时会造成环境的污染。

丙烯酸树脂具有机械强度高、耐老化、抗黄变、耐水性等优点，但又存在着耐有机溶剂性差、耐热性差、耐磨性差等缺点。如果能够通过合成具有活性双键封端的水性聚氨酯，将其作为种子乳液乳化丙烯酸单体，然后再通过引发剂引发丙烯酸酯单体，制备出改性产品。这样能够将聚氨酯和丙烯酸酯的性能得到很大的互补，将两者复合可以提高水性聚氨酯的耐水性、耐热性以及力学性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种耐水性能、耐热性能以及力学性能良好的丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液。

本发明的另一个目的是提供上述廉价、工艺简单的丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液，由如下重量份计的组分制成：多元醇20~30份，二异氰酸酯10~20份，亲水扩链剂2~6份，有机碱2~5份，交联剂5-15份，丙烯酸酯单体10~25份，去离子水100~200份，二月桂酸二丁基锡0.01~0.1份，引发剂0.2~1份，丙酮10~30份。

作为优选，在上述丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液中，所述多元醇为以下的一种或几种：聚己二酸丁二醇酯二元醇、聚碳酸酯二元醇或聚己内酯二元醇，分子量为1000~3000。

作为优选，在上述丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液中，所述的二异氰酸酯为以下的一种或几种：异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯。

作为优选，在上述丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液中，所述亲水扩链剂为二羟基丙酸或二羟基丁酸。

作为优选，在上述丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液中，所述交联剂为以下的一种：丙烯酸羟丙酯、季戊四醇三丙烯酸酯或季戊四醇二丙烯酸酯。

作为优选，在上述丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液中，所述丙烯酸酯单体为以下一种或几种：丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯。

作为优选，在上述丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液中，所述有机碱为以下一种或几种：三乙胺、二乙胺、二异丙基胺、N,N-二异丙基乙胺。

作为优选，在上述丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液中，所述引发剂为偶氮二异丁氰或过硫酸钾。

上述丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液的制备方法，包括如下步骤：

（1）将多元醇放入干燥的反应器中，加热使反应器中的多元醇熔融，在120℃下抽真空除水1h，随后降温至70~80℃加入二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，氮气保护下反应2~3小时后，再加入亲水扩链剂反应2~3小时得到预聚体；

（2）随后在70~80℃下加入交联剂进行封端反应2~3小时，得到主链上引入活性双键的聚氨酯预聚体；