[发明专利]一种不饱和聚酯树脂嵌段改性聚氨酯/丙烯酸酯乳液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性聚丙烯酸酯乳液技术领域，具体是一种绿色环保、涂膜综合性能优异的不饱和聚酯树脂嵌段改性的聚氨酯/丙烯酸酯乳液及其制备方法。

背景技术

我国是世界木材及木质产品的生产大国，也是目前全球家具(主要是木质木器家具)出口第一大国，每年都会消耗大量的家具涂料(其中，木质木器家具涂料常被称为“木用涂料”或“木器漆”)。当前国内使用最多的家具涂料品种主要是聚氨酯漆、硝基漆、醇酸漆、不饱和聚酯漆等。但是，硝基漆、聚氨酯漆以及醇酸漆等传统溶剂型家具涂料不仅应用性能不够理想，而且更为严重地是在它们生产和使用的过程中，会大量排放出可挥发性有机物，对生态自然环境和人类的身体健康带来了极大的危害。

随着人们环保意识的日益增强和环保法规的日益严格，水性家具涂料由于其无毒、不燃、低污染等方面的优点，越来越受到人们的关注和青睐。水性家具涂料用树脂主要有水性丙烯酸酯乳液、水性聚氨酯乳液、水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液、水性环氧树脂等。其中，由于水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液兼具丙烯酸树脂和聚氨酯优点，具有较好的耐水性、耐候性、光稳定性、机械性能、耐磨性、耐寒性等性能，因此其是当前发展最为迅速、市场占有率最高的水性家具涂料品种之一。但是，水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液的涂膜的硬度、耐水性、耐溶剂性等性能仍不理想，不仅难以作为高档水性木器漆用树脂，而且极大地限制了其进一步发展和应用。因此，如何制造出涂膜硬度、附着力、耐冲击性、耐水性等性能优良的家具涂料用水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液成为我国家具行业和涂料行业所急待解决的课题。

发明内容

为了克服上述现有技术和产品的缺陷，本发明的目的是提供适用于家具涂料用无溶剂、零VOC、无污染、涂膜综合性能优异的不饱和聚酯树脂嵌段改性聚氨酯/丙烯酸酯乳液及其制备方法。由本发明的乳液制备的家具涂料涂装在木质家具表面后，其涂膜具有优良的硬度、附着力、耐冲击性、耐水性、耐化学药品性等性能，而且制备方法比较简单，成本比较低廉。

为实现上述目的，尤其是为了提高涂膜的附着力、机械力学性能、耐水性、耐化学药品性等性能，本发明采用如下技术方案：

一种不饱和聚酯树脂嵌段改性聚氨酯/丙烯酸酯乳液的制备方法，包括以下步骤：

a、将以下按重量份计的原料通过两步法工艺制得松香改性不饱和聚酯树脂预聚体：

(1)将10～15份松香、25～70份二元醇、10～40份饱和二元羧酸、1～3份催化剂混合，先加热至130～150℃并保温反应1～2h，再升温至160～170℃并保温反应直至反应体系酸值降到80±5mgKOH/g；

(2)向经过步骤(1)反应得到的物料中加入10～40份顺丁烯二酸酐，再升温至190～210℃并保温反应直至酸值不高于60mgKOH/g时，停止加热并加入5～8份对苯二酚，待反应体系冷却至室温出料，即制得松香改性不饱和聚酯树脂预聚体；

b、将15～30份异氰酸酯多聚体在50～80份丙烯酸酯单体中充分分散，然后升温至60～80℃下反应1～3h后，再加入10～20份功能性单体，并继续保温反应20～30min；接下来在高速搅拌下先缓慢加入150～400份去离子水，再加入20～60份上述所制备的松香改性不饱和聚酯树脂预聚体，之后在75～90℃下加入1～5份引发剂，并持续保温反应2～5h后，停止加热并待其冷却至室温出料，即制得不饱和聚酯树脂嵌段改性聚氨酯/丙烯酸酯乳液。

本发明首先是制备分子量很低的松香改性不饱和聚酯树脂预聚体，因为它结构中含有一定数量的双键，而这些双键会参与丙烯酸酯单体的自由基聚合过程，所以在聚氨酯/丙烯酸酯乳胶树脂分子链中便引入了不饱和聚酯树脂嵌段。不饱和聚酯树脂嵌段能够显著提升涂膜的耐水性、耐溶剂性、耐化学药品性，并且乳液涂膜表面光亮、透明度好、丰满度高、硬度高。为了促使不饱和聚酯树脂顺利参与丙烯酸酯单体的共聚反应，需要控制不饱和聚酯树脂分子量不可过高(即分子链不可过长)，否则会出现因为存在较大的空间位阻而无法将不饱和聚酯树脂成功引入到聚氨酯/丙烯酸酯乳胶树脂分子链中。

不饱和聚酯嵌段的引入，导致乳液涂膜保留了不饱和聚酯木器漆本来就具备的高耐腐蚀性、硬度优良、丰满度好等性能，这是本发明的一大独创点。另外，利用松香对不饱和聚酯树脂预聚体进行改性，可以改善涂膜的耐腐蚀性、阻燃、电绝缘性等性能，并且成膜后身骨好，涂膜丰满度高。

优选地，所述的二元醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇、新戊二醇、一缩二乙二醇、一缩二丙二醇中的一种或任意组合。