[发明专利]一种硅树脂改性的水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液及其制备方法

权利要求书

1.一种硅树脂改性的水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液，其特征在于：由以下质量百分含量的原料制备而成：丙烯酸树脂单体：15％～30％；异氰酸酯：5％～15％；乙烯基硅树脂：0.5％～5％；含双键的聚酯多元醇：2％～10％；饱和聚酯多元醇：2％～10％；蓖麻油：1％～5％；N,N-二甲基甲酰胺：1％～3％；乙二胺：0.1％～1％；引发剂：0.05％～1％；催化剂：0.01％～0.1％；交联剂：0.05％～0.5％；亲水扩链剂：1％～3％；中和剂：0.5％～5％；阴-非离子型反应性乳化剂：0.5％～5％；水：余量；

所述的阴-非离子型反应性乳化剂为

所述硅树脂改性的水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液的制备方法包括以下步骤：1)将含双键的聚酯多元醇和饱和聚酯多元醇混合，抽真空除水，得到多元醇混合物；2)加入蓖麻油、异氰酸酯和一部分催化剂，75～85℃反应1～3小时，得到聚氨酯预聚物；3)加入亲水扩链剂、N,N-二甲基甲酰胺和剩余的催化剂，75～85℃反应至-NCO含量为2.6～3.6g/100g，降温至55～65℃，加入中和剂中和反应，再加入水、交联剂和乙二胺进行自乳化，得到聚氨酯中间体；4)将丙烯酸树脂单体、乙烯基硅树脂和阴-非离子型反应性乳化剂混合均匀，再加入水，混合均匀，得到预乳液；5)在步骤3)的聚氨酯中间体中加入部分引发剂，升温至75～90℃，加入步骤4)的预乳液和剩余的引发剂，恒温反应1～2小时，降温至30～45℃，再加入中和剂调节pH值为7～9。

2.根据权利要求1所述的硅树脂改性的水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液，其特征在于：由以下质量百分含量的原料制备而成：丙烯酸树脂单体：20％～25％；异氰酸酯：5％～8％；乙烯基硅树脂：1％～3％；含双键的聚酯多元醇：3％～6％；饱和聚酯多元醇：3％～6％；蓖麻油：1％～3％；N,N-二甲基甲酰胺：1.5％～2.5％；乙二胺：0.2％～0.6％；引发剂：0.1％～0.5％；催化剂：0.02％～0.05％；交联剂：0.1％～0.3％；亲水扩链剂：1.5％～2.5％；中和剂：1％～3.5％；阴-非离子型反应性乳化剂：1％～3％；水：余量。

3.根据权利要求1或2所述的硅树脂改性的水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液，其特征在于：所述的丙烯酸树脂单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸月桂酯、苯乙烯中的至少两种。

4.根据权利要求3所述的硅树脂改性的水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液，其特征在于：所述的丙烯酸树脂单体中软单体和硬单体的质量之比为1：(0.5～5)。

5.根据权利要求1或2所述的硅树脂改性的水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液，其特征在于：所述的异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯中的至少一种。

6.根据权利要求1或2所述的硅树脂改性的水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液，其特征在于：所述的乙烯基硅树脂的数均分子量为1000～20000，M:Q＝(0.8～1.6)：1，乙烯基的质量百分数为0.3％～3％。

7.根据权利要求1或2所述的硅树脂改性的水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液，其特征在于：所述的含双键的聚酯多元醇的数均分子量为400～1000，所述的饱和聚酯多元醇的数均分子量为1000～4000。

8.根据权利要求1或2所述的硅树脂改性的水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液，其特征在于：所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、偶氮二异丁腈中的至少一种；所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡；所述的交联剂为三羟甲基丙烷；所述的亲水扩链剂为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸中的至少一种；所述的中和剂为三乙醇胺、二乙醇胺、三乙胺、正丙胺中的至少一种。

9.权利要求1或2所述的硅树脂改性的水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)将含双键的聚酯多元醇和饱和聚酯多元醇混合，抽真空除水，得到多元醇混合物；

2)加入蓖麻油、异氰酸酯和一部分催化剂，75～85℃反应1～3小时，得到聚氨酯预聚物；

3)加入亲水扩链剂、N,N-二甲基甲酰胺和剩余的催化剂，75～85℃反应至-NCO含量为2.6～3.6g/100g，降温至55～65℃，加入中和剂中和反应，再加入水、交联剂和乙二胺进行自乳化，得到聚氨酯中间体；

4)将丙烯酸树脂单体、乙烯基硅树脂和阴-非离子型反应性乳化剂混合均匀，再加入水，混合均匀，得到预乳液；

5)在步骤3)的聚氨酯中间体中加入部分引发剂，升温至75～90℃，加入步骤4)的预乳液和剩余的引发剂，恒温反应1～2小时，降温至30～45℃，再加入中和剂调节pH值为7～9，得到硅树脂改性的水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液。