[发明专利]一种水性聚氨酯丙烯酸酯共聚乳液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体涉及一种水性聚氨酯丙烯酸酯共聚乳液及其制备方法。

背景技术

水性聚氨酯(PUD)乳液和水性丙烯酸酯(PA)乳液是目前大量广泛使用的两类高分子材料，已广泛应用作涂料、油墨、胶黏剂的基料。其中，PUD乳液具有优异的耐低温性、耐磨性和耐溶剂性，但稳定性差、固含量低且成本高；PA乳液最大的特点就是成本低，且硬度高、改性化途径多、固含量相对高，但是存在明显的“热粘冷脆”的缺点。PUD和PA各有特点，将二者共聚形成的水性聚氨酯丙烯酸酯(PUA)共聚乳液综合了两者的优点，目前已越来越受到重视并被广泛应用于家具、造纸、建筑等行业。

由于PUA乳液中含有聚氨酯，其成膜制品燃烧时会产生氰化物等剧毒物质，因此工业上对于其阻燃性能有较高要求。而且，大火中温度往往可以达到300℃以上，此时大部分聚氨酯和聚丙烯酸酯材料本身的也会发生热分解，因此，除了阻燃性，PUA乳液制品的有耐热性也有待提高。

CN 1597739A公开了一种新型聚氨酯/聚丙烯酸酯胶乳互穿网络聚合物乳液材料及其合成工艺，但是不涉及对乳液阻燃性和耐热性能的改进。CN 105238245A公开了一种环氧树脂改性的水性聚氨酯阻燃涂料及其制备方法，由该涂料制备的涂膜不仅硬度高，而且阻燃效果好，但是其是通过外加聚磷酸铵、三聚氰胺等小分子阻燃剂来获得阻燃性能，这些小分子阻燃剂为有毒物质，容易迁移至涂膜表面，危害人体健康。CN 1760224A公开了一种阻燃型聚氨酯丙烯酸酯共聚乳液的制备方法，合成出了一种具有自阻燃效果的聚氨酯丙烯酸酯共聚物，并冷混一部分偏二氯乙烯/丙烯酸酯共聚乳液，得到阻燃型聚氨酯丙烯酸酯共聚乳液。但其冷混的偏二氯乙烯/丙烯酸酯共聚乳液含有卤素类阻燃成份，会产生二噁英和氢卤酸等有毒气体；且偏二氯乙烯/丙烯酸酯共聚乳液与聚氨酯丙烯酸酯共聚物间存在相容稳定性差的问题；其只在聚氨酯中引入了阻燃性结构，自阻燃性能有限；此外，该PUA共聚乳液的固含量较低，而且不涉及对耐热分解性能的改进。

因此，如何获得一种具有高固含量、阻燃性和耐热分解性能的水性聚氨酯丙烯酸酯共聚乳液，是本领域亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种水性聚氨酯丙烯酸酯共聚乳液及其制备方法。该水性聚氨酯丙烯酸酯共聚乳液具有较高的固含量，其干燥后的制品具有良好的阻燃性能和耐热性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供一种水性聚氨酯丙烯酸酯共聚乳液，其制备原料包括如下组分：

A组分，包括：10-60wt％(例如10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％或60wt％等)的二异氰酸酯、10-75wt％(例如10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％、60wt％、65wt％、70wt％或75wt％等)的阻燃多元醇、0-75wt％(例如0wt％、2wt％、5wt％、8wt％、10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％、60wt％、65wt％、70wt％或75wt％等)的非阻燃多元醇、3-8wt％(3wt％、3.5wt％、4wt％、4.5wt％、5wt％、5.5wt％、6wt％、6.5wt％、7wt％、7.5wt％或8wt％等)的含酸性基团的扩链剂、1.5-18wt％(例如1.5wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％或18wt％等)的羟基丙烯酸酯和0.5-10wt％(例如0.5wt％、1wt％、1.5wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％或10wt％等)的封端剂；

中和剂，所述中和剂中碱性基团占所述含酸性基团的扩链剂中酸性基团摩尔量的90-150％；

占所述A组分总质量0-8％(例如0％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％或8％等)的小分子扩链剂；