[发明专利]一种水性丙烯酸改性聚氨酯树脂的制备方法

说明书

本发明涉及一种水性丙烯酸改性聚氨酯树脂的制备方法。本发明直接将树脂改性用的丙烯酸类单体作溶剂加入到合成聚氨酯树脂的预聚反应体中，组成聚氨酯预聚单体与丙烯酸类单体的共混物，以丙烯酸类单体做聚氨酯脂树脂预聚反应的溶剂和助溶剂(代替有机溶剂加入)，降低聚氨酯树脂在预聚过程中因生成高分子聚合物使粘度增大和凝胶风险，后续生产不用脱除有机溶剂生产工艺环节，节约能源和减低有机挥发物(VOC)在大气的排放，实现树脂合成OVC零排放。同时，创新使用氧化还原引发剂组合，实现丙烯酸改性聚氨酯反应在≤40℃条件引发，消除了因自由基引发产生化学反应体系在瞬间大量放热，温度急剧上升冲温造成树脂喷发和泄漏的安全隐患，保证生产安全。

技术领域

本发明涉及高分子树脂合成领域，具体的，涉及一种水性丙烯酸改性聚氨酯树脂的制备方法，更具体的，涉及一种低温引发生产水性丙烯酸改性聚氨酯树脂的制备方法。

背景技术

现有技术中通常通过乳液聚合法生产水性丙烯酸改性聚氨酯树脂，该方法首先制备水性聚氨酯，再滴加改性用丙烯酸类单体，随后在温度≥70℃的条件下用过硫酸盐引发剂引发丙烯酸类单体，引发剂在受热的情况下分解产生的自由基引发丙烯酸类单体发生加成反应生产丙烯酸树脂，得到丙烯酸改性聚氨酯树脂。

在现有技术中制备水性丙烯酸改性聚氨酯树脂的工艺通常是分步进行的，先制备好水性聚氨酯树脂，后用滴加的方式加入丙烯酸类单体过硫酸钾高温引发剂引发丙烯酸发生加成反应生成水性丙烯酸改性聚氨酯树脂。因该方法在预聚反应时生成的聚氨酯预聚体会粘度增大从而引起反应釜内树脂凝胶的问题，解决反应釜内粘度增高防止树脂凝胶的方法是在单体预聚时加入有机溶剂(丙酮、丁酮)帮助降低釜内树脂粘度。有机溶剂加入，增加了树脂生产后有机溶剂脱出蒸馏的工艺，提高了生产成本，增加了能耗，增加了有机挥发物VOC对大气和环境污染。此外，在高于70℃条件下用过硫酸钾引发剂引发丙烯酸反应，反应釜内产生激剧放热，导致反应釜内出现瞬间温度上升难以控制而出现安全隐患。

发明内容

本发明目的在于解决现有技术中乳液聚合法生产水性丙烯酸改性聚氨酯树脂存在的工艺复杂、成本较高、易造成环境污染、安全性差等问题，从而提供一种低温引发生产水性丙烯酸改性聚氨酯树脂的制备方法，不需要脱溶工艺，减少了有机溶剂的排放，真正做到节能、环保、安全清洁生产。

为达到上述目的，本发明是通过如下手段实现的：

本发明提供了一种水性丙烯酸改性聚氨酯树脂的制备方法，包括如下步骤：

(1)投料：在反应釜在加入多元醇、亲水扩链剂、丙烯酸单体；

(2)预聚：在真空条件下进行脱水，脱水后进行降温，再加入异氰酸酯单体，滴加催化剂，升温到规定温度后保温反应，得到聚氨酯树脂的预聚体和丙烯酸类单体的混合物；

(3)乳化：将步骤(2)中混合物高速分散于去离子水中，得到水性聚氨酯树脂分散体与丙烯酸类单体的混合物；

(4)引发：在≤40℃条件下滴加引发剂引发步骤(3)混合物中的丙烯酸类单体发生加成反应，得到水性丙烯酸改性聚氨酯树脂，最后加入pH调节剂中和水性丙烯酸改性聚氨酯树脂的pH值即得到水性丙烯酸改性聚氨酯树脂。

优选的，步骤(1)中所述多元醇选自聚醚多元醇和聚酯多元醇中的一种或多种；

优选的，所述聚醚多元醇选自聚醚多元醇2000、聚四氢呋喃醚二醇2000中的一种或多种；所述聚酯多元醇选自聚己二酸-1,4-丁二醇酯、聚己二酸-1,6-己二醇酯中的一种或多种；

优选的，步骤(1)中所述亲水扩链剂选自二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸中的一种或多种；

优选的，步骤(1)中所述丙烯酸类单体选自丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种；