[发明专利]一种水性聚氨酯改性丙烯酸树脂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种水性聚氨酯改性丙烯酸树脂及其制备方法与应用，所述水性聚氨酯改性丙烯酸树脂的制备方法是首先合成含双键的聚氨酯预聚物，然后将叔碳酸缩水甘油酯与聚氨酯预聚物、非功能性乙烯基单体、含有芳香环和/或脂肪环侧基的丙烯酸酯类单体、羟基丙烯酸酯单体、亲水性丙烯酸酯单体、引发剂、链转移剂的混合液，通过分步自由基溶液聚合，制备出水性聚氨酯改性丙烯酸酯树脂，用该树脂可配制水性氨基烘烤型涂料或者水性双组份聚氨酯涂料，涂料可操作性强，具有高固含、低VOC、快速干燥的特点，所制备的漆膜光泽高、硬度佳、抗刮性与耐水性强，可广泛应于各领域的工业面漆。

技术领域

本发明涉及化工涂料技术领域，更具体地，涉及一种水性聚氨酯改性丙烯酸树脂及其制备方法与应用。

背景技术

溶剂型涂料在涂装过程有大量挥发性有机物(VOCs)产生，易造成严重的环境和健康问题，随着环保监督日趋严格，涂料行业相继出台了行业标准、法律法规，溶剂消费税和排污税也加快了征收步伐，涂料正向环境友好型方向转变，主要有水性涂料、高固体份涂料、粉末涂料、UV光固化涂料等，其中，水性涂料是发展最快的一类。

水性丙烯酸涂料主要有乳液型和水分散型两种，前者通过乳液聚合制备得到，由于乳化剂的存在及其成膜机理的不同，一般光泽较差，耐水，耐腐蚀性能欠佳；后者一般通过溶液自由基聚合，在分子链上引入羧基，中和实现水性化，而在水化过程难以避免出现粘度峰的问题，一般采用加入亲水助溶剂或者降低固含的方法，大多固含30％以下，VOC含量也较高，漆膜光泽无法达到理论的水平。水分散丙烯酸涂料的机械性能、耐候性、耐老化性优良，但其柔韧性、耐溶剂性较差，热粘冷脆；而水性聚氨酯涂料耐磨性、柔韧性、附着力、耐溶剂性优异，若通过化学法将两者有机结合，水分散型丙烯酸涂料和水性聚氨酯涂料的性能具有很好的互补性，因此制备高固低VOC的高性能的水分散型水性聚氨酯改性丙烯酸酯涂料具有重大意义。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种水性聚氨酯改性丙烯酸酯树脂的制备方法，所述制备方法采用溶液自由基聚合方式，先制备了聚氨酯预聚物，再通过分步溶液自由基聚合方式制备了水性聚氨酯改性丙烯酸酯树脂，所得树脂水分散简单，只需加入极少量额外的助溶剂，其相容性佳，与水性异氰酸酯或水性氨基树脂搭配，可制备高固含、低VOC水性涂料，且利用所述水性聚氨酯改性丙烯酸酯树脂制备的漆膜干燥快速、光泽高、硬度佳、抗刮性、柔韧性与耐水性强。

本发明的另一目的在于提供一种水性聚氨酯改性丙烯酸酯。

本发明的另一目的在于提供所述水性聚氨酯改性丙烯酸酯的应用。

本发明采取的技术方案如下：

一种水性聚氨酯改性丙烯酸树脂的制备方法，包括如下步骤：

S1、合成含双键的聚氨酯预聚物

将异氰酸酯、催化剂加入反应釜，加热到60～65℃，滴加端羟基磺酸盐聚酯二醇，在90±5℃反应2～3h后，降温至60～65℃，滴加聚己二酸系聚酯二元醇/聚碳酸酯二元醇，然后升温至85～90℃继续反应2～4h，然后加入溶剂调节粘度，在55～60℃滴加入羟基丙烯酸酯单体和阻聚剂的混合液，测量NCO含量，待NCO反应完全时终止反应，制得固含量为90±5％的含双键的聚氨酯预聚物；其中各反应原料的用量如下：

异氰酸酯130～145份；

端羟基磺酸盐聚酯二醇200～450份；

聚己二酸系聚酯二元醇/聚碳酸酯二元醇90～120份；

羟基丙烯酸酯单体45～55份；

溶剂10～80份；

催化剂0.3～1份；

阻聚剂0.3～1份；

S2、制备水性聚氨酯改性丙烯酸酯树脂