[发明专利]一种磺酸基聚氨酯-丙烯酸复合乳液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种磺酸基聚氨酯‑丙烯酸复合乳液及其制备方法。本发明将衣康酸与二元酸、二元醇脱水缩合，并磺化后制备含磺酸盐基水溶性聚酯多元醇，然后以磺酸盐基水溶性聚酯多元醇、二异氰酸酯为主要原料制备磺酸基水性聚氨酯分散体，经高速分散乳化后得到WPU乳液，进一步以上述WPU种子进行了丙烯酸酯的乳液聚合，制备磺酸基聚氨酯‑丙烯酸复合乳液。本发明制备的磺酸基聚氨酯‑丙烯酸复合乳液同时具有聚氨酯和丙烯酸酯的优点，乳液稳定性良好，降低了原料成本，可以广泛应用于木器涂层、防锈防腐、织物或皮革涂饰剂，结构粘合剂，吸塑胶等方面。

技术领域

本发明属于丙烯酸酯改性水性聚氨酯制备技术领域，具体涉及一种磺酸基聚氨酯-丙烯酸复合乳液及其制备方法。

背景技术

水性聚氨酯具有室温下良好的成膜性、耐磨损性、低温延展性、耐溶剂性和高韧性，高弹性等性质，广泛用于粘合剂、涂料成膜物质、织物软整理剂、皮革柔顺剂等方面，但在低pH值下乳液的不稳定和相对较高的原料价格限制了其使用。以丙烯酸酯共聚物乳液为成膜物质涂层或粘料具有优异的耐候性、光泽、耐水性且价格较低等特点，然而断裂伸长率和柔软度表现却不好，用丙烯酸酯改性聚氨酯乳液，可以使其性能具备两者的优点和经济性。

近几年聚丙烯酸酯改性水性聚氨酯已成为研究热点，目前主要有共混法、互穿网络法、核壳乳液聚合法等，其中用核壳乳液聚合法制备出的聚氨酯/丙烯酸酯(PUA)复合乳液有着优良的性能，已被广泛用作涂料，粘合剂，建筑密封胶，以及面料和皮革修饰剂，成为研究的热点。但是制备水性聚氨酯分散体种子乳液时多使用羧酸盐基团为亲水基团，多以二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸作为可自乳化单体，由于羧酸盐为弱酸弱碱盐，因此用该法制得的种子乳液的稳定性受体系pH值影响甚大，用其作为种子进行丙烯酸酯乳液聚合时很难引入酸性单体，因此大大降低了后续乳液的性能。

衣康酸，是以淀粉、蔗糖、木屑等农业副产品为原料，合成的不饱和二元酸，生产的过程对环境无污染，并且价格低廉，性价比较高，是生物基原料。由于衣康酸分子内含有两个活泼的-COOH和一个-C＝C-，所以衣康酸可以进行加成反应、聚合反应，形成稳定的高分子聚酯。其亚甲基经磺化后可以提供较强亲水性的-SO₃Na基团，也可以参与丙烯酸酯的聚合，提升聚氨酯/丙烯酸酯(PUA)复合乳液的稳定性。因此，以其为基础制备的PUA乳液，性能优良，绿色环保，并且价格低廉，性价比较高，具有广阔的应用前景和发展空间。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种磺酸基聚氨酯-丙烯酸复合乳液及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：将衣康酸与二元酸、二元醇脱水缩合，并磺化制备含磺酸盐基水溶性聚酯多元醇，然后以含磺酸盐基水溶性聚酯多元醇、异佛尔酮二异氰酸酯为主要原料制备磺酸基水性聚氨酯分散体，经高速分散乳化后得到WPU乳液，进一步以上述WPU种子进行丙烯酸酯的乳液聚合，得到磺酸基聚氨酯-丙烯酸复合乳液。

具体的，本发明所述的磺酸基聚氨酯-丙烯酸复合乳液的制备方法，包括以下步骤：

1)含磺酸基聚酯多元醇的制备：

1-1)在70～72℃条件下，按摩尔份数计，加入15份衣康酸，5份己二酸，10～23份二元醇和前述原料总质量0.03-0.05％的二丁基氧化锡，升温至145～150℃反应30～35min，40～60min内逐步升温加热至180℃～200℃，继续反应2～3h；

1-2)降温到70～72℃，滴加0.1M/L的NaHSO₃水溶液，其中NaHSO₃与衣康酸的摩尔比为1:1.5～2，1h内滴加完成，，升温至85～105℃，快速搅拌反应4～8h；

1-3)降温到70～72℃，在10mmHg下减压蒸馏30～60min，出料并干燥保存，既得含磺酸基聚酯多元醇。

2)磺酸基水性聚氨酯分散体的制备：