[发明专利]一种羟基型水性阳离子聚氨酯-丙烯酸树脂及其制备方法

摘要

本发明提供了一种羟基水性阳离子聚氨酯‑丙烯酸树脂的制备方法，该方法包括以下步骤：a)通过反应得到含不饱和双键的端羟基聚酯；b)以步骤a)中所得的产物为原料，加入设计配方比的二元醇、异氰酸酯、亲水单体、催化剂、封端剂、中和剂等，得到不饱和水性阳离子聚氨酯；(3)以步骤b)中所得的产物为反应原料，与设计配方比的丙烯酸酯单体反应就得到羟基型水性阳离子聚氨酯‑丙烯酸树脂。在步骤b)中加入封端剂，对水性阳离子聚氨酯树脂预聚体进行双键单体封端，进一步提高丙烯酸树脂的接枝率；该反应条件温和，不外加乳化剂得到了性能改善的水性阳离子聚氨酯‑羟基丙烯酸树脂，极大的扩大了树脂的应用领域。

主权项

1.一种羟基型水性阳离子聚氨酯‑丙烯酸树脂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：a）按质量份，550~650份多元酸，600~1000份多元醇和5~9份对羟甲基苯甲醚反应，得到不饱和端羟基聚酯；步骤a）中所述多元醇为碳原子数为1~12的二元醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基丙烷单烯丙基醚中的至少两种；b）按质量份，取400~600份上述步骤a）中制备得到的不饱和端羟基聚酯、200~300份二元醇放入反应容器中，依次加入650~850份丁酮、1150~1450份异氰酸酯、150~300份亲水单体、4~10份有机金属类催化剂反应，再加入150~400份封端剂、70~150份中和剂和3800~4500份去离子水，减压脱去丁酮，得到不饱和水性阳离子聚氨酯；步骤b）中的反应温度为55~65℃，加入封端剂，保温反应至体系中NCO含量为0，降温至40~50℃，加入中和剂，降温至30~40℃，在搅拌状态下滴加去离子水，减压脱去丁酮，得到不饱和水性阳离子聚氨酯；步骤b）中所述亲水单体为二乙醇胺、三乙醇胺、N‑甲基二乙醇胺、N‑乙基二乙醇胺、N‑丙基二乙醇胺、N‑丁基二乙醇胺、叔丁基二乙醇胺、二甲基乙醇胺、N,N‑二羟乙基苯胺、N,N‑二羟丙基苯胺中的一种；所述封端剂为丙烯酸‑β‑羟乙酯、甲基丙烯酸‑β‑羟乙酯、丙烯酸‑β‑羟丙酯、甲基丙烯酸‑β‑羟丙酯、丙烯酸‑2‑羟基‑3‑苯氧基丙酯、甲基丙烯酸‑β‑羟丙酯中的一种；中和剂为乙酸、丙酸、丁酸中的一种；c）取1300~2200份上述步骤b)中制备的不饱和水性阳离子聚氨酯放入反应容器中，加入600~1200份丙烯酸酯类单体，15~20份的交联单体，14~25份引发剂，反应得到羟基型水性阳离子聚氨酯‑丙烯酸树脂；步骤c）中的反应温度为40~60℃，加入丙烯酸酯类单体、交联单体和引发剂混合溶液的总质量份的5%~40%，再将温度升高至80~90℃，滴加完毕剩余的混合溶液，反应0.5~2h，冷却到35~45℃，得到羟基型水性阳离子聚氨酯‑丙烯酸树脂；步骤c）中所述丙烯酸酯类单体包括不含羟基的丙烯酸酯单体和含羟基的丙烯酸酯单体，不含羟基丙烯酸酯单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸十八醇酯、甲基丙烯酸十八醇酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苄酯中的至少一种，且用量为丙烯酸酯类单体质量的60~98%，含羟基丙烯酸酯单体为丙烯酸‑β‑羟乙酯、甲基丙烯酸‑β‑羟乙酯、丙烯酸‑β‑羟丙酯、丙烯酸‑2‑羟基‑3‑苯氧基丙酯、甲基丙烯酸‑β‑羟丙酯中的至少一种，其用量为丙烯酸酯类单体质量的2~40%；步骤c）中所述的交联单体为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、丙烯基三甲氧基硅烷、γ‑甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷、3‑甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、三苯氧基乙烯基硅烷、乙烯基三（2‑甲氧基乙氧基）硅烷、γ‑甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、3‑(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷中的至少一种；引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰、过硫酸钾、叔丁基过氧化氢、过硫酸铵、亚铁盐、异丙苯过氧化氢、亚硫酸氢钠、硫代硫酸钠、雕白粉中的至少一种。