[发明专利]一种高触变聚氨酯丙烯酸酯水性分散体及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高触变水性聚氨酯丙烯酸酯分散体。本发明以聚合多元醇、异氰酸酯、羟酸化合物、羟基化合物为原料，制备聚氨酯预聚体，经降温、中和、扩链，水分散后引入(甲基)丙烯酸酯、乙烯基类等烯键式单体，在氧化还原引发体系的作用下进一步引发烯键式单体聚合，制得高触变水性聚氨酯丙烯酸酯分散体。本发明提供的水性分散体表现出具有更稳定的性能，且应用于涂料中具有更高的触变性，可显著改善其施工性能的同时储藏稳定性和细度也更好。

技术领域

本发明属于水性涂料技术领域，具体涉及一种高触变聚氨酯丙烯酸酯水性分散体及其制备方法。

技术背景

涂料作为化工领域重要的一个分支，在人类生产生活的各个领域已获得广泛应用。目前，市场上大多为溶剂型涂料，其制备过程需要耗费大量有机溶剂，成膜过程产生大量VOC(挥发性有机物)，既污染环境、又影响人们健康，不符合当今环保理念。相比于溶剂型涂料，水性涂料污染少、VOC含量低、同时无毒、更具安全性。

水性树脂作为水性涂料主要的材料之一，其中水性聚氨酯-丙烯酸酯(PUA)与聚氨酯(PU)的结构相似，因其分子结构中含有丙烯酸酯官能团和氨基甲酸酯基团，固化后材料兼具聚氨酯的耐擦伤性、耐冲击性、耐溶剂性和优良的机械性能，以及聚丙烯酸酯卓越的光学性能和耐候性，已经在涂料、胶粘剂等领域获得广泛应用。然而，市场上大多数水性聚氨酯丙烯酸酯触变性低，而其在汽车涂料领域应用中对触变性具有更高的要求，难以满足其施工性能。

关于聚氨酯丙烯酸酯的专利已有许多记载。专利CN 105602514 A公开了一种阳离子性无有机溶剂无乳化剂聚氨酯-聚丙烯酸酯微乳液的制备方法。其主要以惰性乙烯基单体替代有机助溶剂，进行异氰酸酯合聚合物多元醇聚合，制得聚氨酯预聚体，经降温、中和、水分散后引入适量功能性单体，在水溶性偶氮引发剂得作用下进一步引发乙烯基单体的聚合所得。专利CN106795266A公开了一种水性聚氨酯/聚丙烯酸酯复合分散体。其通过在至少一种聚氨酯存在下至少一种丙烯酸聚合物的自由基聚合获得。而关于高触变型聚氨酯丙烯酸酯的专利鲜有记载。

为此，基于上述的国家环保要求和应用需求，本发明从水性丙烯酸酯改性聚氨酯的合成角度出发，对聚氨酯链段、聚丙烯酸酯链段进行结构设计，并通过以环氧改性的胺类化合物化学键合及物理共混的方式，开发得到一种新型高触变水性聚氨酯丙烯酸酯水性分散体。该分散体作为一种新型的、高性能的基本材料，是一种乳液粒径大小位于1-1000nm之间，具有分子内交联结构的乳液粒子，不仅可以显著改善涂料的流变性能，同时成膜物兼具有出色的耐磨性、对基材的附着力、出色的柔韧性、硬度、耐化学性、光稳定性和耐侯性等。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的目的之一是在于提供一种适用于涂料领域的高触变聚氨酯丙烯酸酯水性分散体，该分散体无有机溶剂、无乳化剂，能有效避免溶剂型涂料所导致的环境问题。

同时，与现有技术已知的聚氨酯丙烯酸酯分散体相比，不仅具有更高的触变性和流变性，施工性能优异，而且其所制得的涂层表现出出色的耐磨性、对基材的附着力、柔韧性、耐化学性、光稳定性和耐侯性。

本发明的目的之二的是提供一种高触变聚氨酯丙烯酸酯水性分散体的制备方法。

所述方法涉及制备聚氨酯丙烯酸酯水性分散体所需原料环氧改性的胺类化合物的制备方法。

为了实现本发明的目的之一，

本发明提供了一种高触变水性聚氨酯丙烯酸酯分散体，按分散体总重量为基准计，其包括以下组分：

其中，所述聚氨酯-丙稀酸树脂为：

至少一环氧改性的胺类化合物A，所述环氧改性的胺类化合物A由具有至少一个胺基基团胺类化合物A1与具有至少一个环氧基基团的环氧化合物A2反应制得；

至少一聚合多元醇B，所述聚合多元醇B具有至少两个羟基基团；