[发明专利]碳纳米管改性耐光性水性聚氨酯涂料与胶粘剂的制备方法

说明书

本发明涉及碳纳米管改性耐光性水性聚氨酯涂料与胶粘剂的制备方法，于50～70℃下将A组分、异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡按照质量比（2.5～3.0）：1：0.02在60～80r/min的转速下反应60～90min，再升温至75～85℃继续反应1～3h，加入改性剂0.1～0.4倍、多元醇扩链剂0.25～0.34倍、填料聚合链0.02～0.05倍和水1.2倍在80～90℃继续反应1～2h，再加入甲基丙烯酸甲酯0.01倍、过硫酸铵0.005倍和水0.1倍，70～80℃下反应1～2h，再加入乙二肟0.01倍和3，4，5‑三甲氧基苯甲酸0.005倍，于70～80℃下反应1～2h，得碳纳米管改性耐光性水性聚氨酯涂料与胶粘剂；所得聚氨酯在耐光、阻燃和光滑性方面均优于现有技术。

技术领域

本发明涉及功能高分子材料领域，具体涉及碳纳米管改性耐光性水性聚氨酯涂料与胶粘剂的制备方法。

背景技术

MDI型聚氨酯(MDI-PU)是一种应用广泛的高分子材料，在泡沫、弹性体、纤维、胶粘剂和涂料等领域均有大量的应用。与其他种类的PU相比，其性能更优，价格相对低廉，且MDI毒性小，在制备PU的过程中对人体和环境的危害性较低。但分子结构中苯环的存在使MDI-PU在阳光中紫外线(UV)的作用下容易发生老化降解，材料的物理力学性能降低，表观上产生黄变，较大程度地影响了在户外领域的应用。另外，MDI是我国在世界化工行业的优势领域，而MDI的黄变难题一直困难着MDI在聚氨酯涂料和粘合剂的应用，因此，提高MDI-PU抗UV光老化性能是推动MDI产业和PU产业继续发展所必须解决的问题。

牟宗波(硕士论文“提高MDI型聚氨酯耐光性的研究”，陕西科技大学；2013年)，利用多种不同有机抗老化助剂和无机的纳米氧化锌对MDI-PU进行共混改性，并采用色差、力学性能测试、光失重测试、衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FT-IR)、热分析(DSC)等测试、表征手段，通过人工加速老化实验对其抗UV光老化能力进行评估，得出了最佳的改性方案。利用三大类(紫外线吸收剂、光稳定剂、抗氧剂)五种抗老化助剂—UV-531、UV-P、HS-770、HS-944、Irganox1010对MDI-PU进行复配改性。结果表明，当使用组合抗老化剂HS-770+UV-P时，可以有效抑制MDI-PU的光降解反应和交联反应，表现为能提高材料的色泽稳定性和力学性能保持率，减少光降解的产物，降低玻璃化转变温度(Tg)的变化程度，当用量为1.5％时，对PU膜不但具有较强的抗老化作用，又能使材料保持较高的力学性能和力学性能保持率。该制备方法存在以纳米材料分散吸收紫外线，纳米材料团聚及其在聚氨酯的稳定性差，同时纳米材料的添加会造成聚氨酯膜的力学性能下降。

朱嘉琦等人(硕士论文，题目为“新型水性聚氨酯防眩光树脂的制备与应用”，华南理工大学；2018年)首先以聚四氢呋喃二醇(PTMG，分子量1000)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)为主要原料，2-[(2-氨乙基)氨基]乙磺酸钠(A95)、水合肼为后期扩链剂，制备水性聚氨酯防眩光树脂。探讨了制备WPU的反应温度和时间对WPU防眩光树脂的预聚体合成工艺的影响，确定了预聚反应先在60℃反应1h，再在80℃时反应2h，再在50℃下中和15min，最后在35℃以下乳化30min。FTIR分析了WPU预聚体和膜的结构，TG表征了一系列膜的耐热性，SEM表征证明了涂层表面生成了纳米级微球，这种微球结构使得涂层兼具较低光泽度与较高透光性能的特点。并研究了DMPA和A95用量对WPU防眩光性能和耐水性的影响。结果表明，当DMPA用量在2.6-3.0％，A95用量在48-58％范围时，涂层符合防眩光要求，但其吸水率达到60％，耐水性差。其次对“核壳型”丙烯酸酯改性水性聚氨酯防眩光树脂进行研究，FTIR分析表明成功制备出WPUA乳液，TEM证明形成了以丙烯酸酯为核聚氨酯为壳的“核壳型”微球结构。采用单因素分析法，探讨了R值、DMPA用量、HEA/NCO和MMA用量对膜表面形貌和防眩光性能的影响，采用IPDI的本身耐黄变性好，以核壳型丙烯酸酯类树脂改性工艺复杂，而异氰酸酯中最易产生黄变的MDI并未被采用此方法研究，另外，丙烯酸酯类树脂制备复杂，这样也造成生产成本比较高，因此需要对此技术进行优化。

发明内容