[发明专利]一种丙烯酸酯改性水性聚氨酯复合分散体的制备方法

说明书

本发明水性聚氨酯改性领域，具体涉及一种丙烯酸酯改性水性聚氨酯复合分散体的制备方法。本发明利用分步加入(甲基)丙烯酸酯单体的方法，并通过无溶剂原位合成法制备互穿网络型单组份丙烯酸酯改性水性聚氨酯分散体。相比传统的丙烯酸改性水性聚氨酯分散体，本发明得到的复合分散体中丙烯酸酯含量较高，稳定性较好，成膜速度快，成膜后耐水、耐溶剂好，硬度高，同时成本更低，无需搭配其他水性树脂就能满足漆膜的性能要求，适合在水性木器漆底漆和面漆中推广应用。

技术领域

本发明涉及水性聚氨酯改性领域，具体涉及一种丙烯酸酯改性水性聚氨酯复合分散体的制备方法。

背景技术

传统涂料在制造过程和施工应用过程中均有大量的有毒有害废气、废水的排放，对环境造成污染，特别是溶剂型涂料，施工过程中有以上的挥发性有机化合物排放到大气中，成为大气污染的主要源头，对人类健康造成极大的威胁。低VOC甚至零VOC无毒、无污染的新材料得到认可和发展。水性涂料、粉末涂料、高固体份涂料以及辐射固化涂料是今后涂料发展的四大方向。其中，水性涂料是未来涂料的主力军，目前占世界涂料总量的10％左右，发展潜力很大。

以水为分散介质的水性聚氨酯，具有不燃、无毒、无污染以及易加工等优点，已受到人们广泛重视。但在实际应用中，水性聚氨酯与传统的溶剂型聚氨酯相比，由于引入了亲水基团，存在耐水性差、硬度低等缺点，限制了其产品的推广和应用。对聚氨酯的改性方法很多，其中有机硅改性和丙烯酸酯改性是最常见最有效的两种改性方法。有机硅改性聚氨酯一般是在聚氨酯体系中引入硅烷偶联剂，使得其具有有机硅的表面张力低、耐水性好、低温柔顺性优异和高温稳定性好等特点，但如果有机硅用量少则改性效果不显著，用量多又会引起体系不稳定且成本高等问题。丙烯酸酯乳液具有优良的成膜性、干燥性、耐水性、耐溶剂性、耐热性且成本很低，这些优点正是水性聚氨酯所欠缺的，而其性能不足则正是聚氨酯的优势所在，两者相互弥补，因而将两者结合起来，可以制备兼有聚氨酯(PU)和聚丙烯酸酯(PA)特点的丙烯酸酯改性聚氨酯(PUA)，由于其出色的性能和相对较低的价格，水性PUA(WPUA)也被称为“第三代水性聚氨酯”。

早期的丙烯酸酯改性聚氨酯是通过引入乳化剂来提供亲水性，主要存在问题是乳化剂会迁移到表面影响光泽和耐水性。后续研究者多用原位合成法聚合成PUA分散体，公布号CN106366249A的中国发明申请专利公开了一种二氧化碳基水性聚氨酯-聚丙烯酸酯复合乳液的制备方法，将二氧化碳基聚碳酸酯醚二元醇、亲水扩链剂和二异氰酸酯加热反应，反应过程加入丙烯酸酯降粘，加入中和剂中和后加入去离子水搅拌分散得到水性聚氨酯预聚物，再加入多元胺扩链剂和自由基引发剂室温下扩链后升温进行自由基反应，制得二氧化碳基水性聚氨酯-聚丙烯酸酯复合乳液。

该方法得到的复合乳液虽然提高了耐水性和光泽等，但存在以下问题：在加去离子水搅拌分散前全部加入丙烯酸酯降粘，导致得到的水性预聚物粒径大且不稳定，久置非常容易发生破乳、分层等现象。

发明内容

(一)所用解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种丙烯酸酯改性水性聚氨酯复合分散体的制备方法，解决了现有WPUA分散体制备后在贮存过程中的不稳定而破乳、分层等现象。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案，

一种丙烯酸酯改性水性聚氨酯复合分散体的制备方法，按重量份数计，将以下各组分：3～10份聚酯二元醇、6～12份二异氰酸酯、18～30份(甲基)丙烯酸酯单体、2～5份扩链剂、0～0.04份二月桂酸二丁基锡、0.2～1份引发剂、0.5～1份中和剂、3～10份质量浓度7％的乙二胺水溶液和40～80份去离子水，按以下步骤进行：