[发明专利]一种纯水性聚氨酯丙烯酸酯乳液及其制备方法

说明书

本发明提供了一种纯水性聚氨酯丙烯酸酯乳液及其制备方法，所述的纯水性聚氨酯丙烯酸酯乳液的制备方法其特征在于，其所用的原料，按重量份数计算，其组成及含量如下：多异氰酸酯20～45份；低聚物多元醇15～40份；亲水扩链剂1～9份；丙烯酸酯5～15份；中和剂1～5份；去离子水35～50份；催化剂0～1份。本发明合成的水性聚氨酯丙烯酸酯乳液的粘度低，尺寸均一，固含量高，具有显著的窄分布特征，使得聚氨酯丙烯酸酯乳液具有优异的综合性能，可适用于环保涂料、水性油墨等领域。

技术领域

本发明涉及一种纳米窄带型纯水性聚氨酯丙烯酸酯乳液及其制备方法，属于功能高分子材料技术领域。

背景技术

纯水性聚氨酯丙烯酸酯是指在不添加任何有机溶剂情况下，合成的一类分子结构中同时含有丙烯酸官能团和氨基甲酸酯基团的纯水基高分子化合物。其兼有聚氨酯良好的抗拉强度、耐磨性、柔韧性和丙烯酸酯卓越的光学性能、耐候性。与传统的水性聚氨酯丙烯酸酯相比，纯水性聚氨酯丙烯酸酯具有无毒和对环境负荷低等环保优势，因而可作为基体树脂，用于涂料、胶粘剂、油漆和油墨等高污染行业。

传统水性聚氨酯丙烯酸酯制备常采用预聚体分散法和丙酮法。预聚体分散法在合成中导入亲水成分，得到亲水改性的预聚体，乳化的同时进行扩链反应；丙酮法是指以有机溶剂稀释预聚体，再进行乳化。两种方法在合成过程中均存在预聚体粘度高的问题，聚合后期会引入大量丙酮等有机溶剂来降低体系粘度，经水乳化后，虽然体系能够达到纳米级，但体系仍存在粒径分布不均一，固含量低等问题。同时有机溶剂的使用必然会带来一定的环境污染，无法做到真正的零VOC。

因此迫切需要开发一种粘度低、分散窄、高固含量且成本低的纯水性纳米聚氨酯丙烯酸酯乳液及其制备方法，从而有效解决目前水性聚氨酯丙烯酸酯合成过程中粘度和粒径分布相矛盾的问题，在油性转水性环保政策无米下锅的窘境里实现真正的水性树脂。

发明内容

本发明的目的之一，是开发一种低粘度、高固含量、粒径分散指数低的纳米窄带型纯水性聚氨酯丙烯酸树脂，从而解决目前水性树脂粘度大、粒径分布不均一、环保性不足以及固含量低、成本高的问题。

本发明的目的之二，针对目前水性树脂存在的问题提供一种纯水性聚氨酯丙烯酸酯乳液的制备方法，制备出一种粘度低、固含量高、粒径分散指数低且成本低的纯水性纳米窄带水性聚氨酯丙烯酸酯乳液。

为了达到上述目的，本发明提供了一种纯水性聚氨酯丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于，其所用的原料，按重量份数计算，其组成及含量如下：

其中，所述的多异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)的一种或两种以上；

所述的低聚物多元醇为聚氧化丙烯二醇(PPG)、聚氧化乙烯二醇(PEG)、聚己二酸己二醇和蓖麻油中的一种或两种以上；

所述的亲水扩链剂为2，2-二羟甲基丙酸(DMPA)和2,2-二羟甲基丁酸(DMBA)中的一种或两种；

所述的丙烯酸酯为甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、丙烯酸羟乙酯(HEA)、丙烯酸羟丙酯和丙烯酸羟丁酯中的一种或两种以上；

所述的中和剂为氢氧化钠、氨水、三乙胺(TEA)和环氧氯丙烷中的一种或两种以上；

所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡(DBTDL)；

所述的制备方法包括：

步骤1：将低聚物多元醇在温度90～140℃下真空脱水80～160min；降温至50～85℃后，在惰性气体或氮气保护下滴加多异氰酸酯和催化剂，保温反应60～90min，之后在40～80℃下加入亲水扩链剂，保温反应60～90min，后制得亲水性聚氨酯；