CN101343341B - 丙烯酸改性聚氨酯水分散体的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种丙烯酸改性聚氨酯水分散体的制备方法，它包括聚酯二元醇的合成、聚氨酯分散体的合成和丙烯酸改性聚氨酯水分散体的合成三步，本发明的制备方法，聚酯二元醇采用水解稳定性较好的新戊二醇及间苯二甲酸合成，提高了聚酯二元醇的贮藏稳定性。主链中引入一定量的共厄双键，能够与丙烯酸类单体共聚合，从而形成接枝共聚物。由于产物是聚氨酯与丙烯酸的接枝共聚物，能够充分发挥两者的优点。从而改善单组分水性聚氨酯水解稳定性差，耐水性、耐候性差以及丙烯酸乳液附着力差等缺点。利用本方法制备的木器底漆用丙烯酸改性聚氨酯分散体以水做分散介质，环保无污染，适合室内装潢使用，健康安全。

Description

丙烯酸改性聚氨酯水分散体的制备方法
技术领域
本发明涉及一种涂料及其制备方法，尤其涉及一种木器底漆用丙烯酸改性聚氨酯水分散体及其制备方法。
背景技术
近年来，随着人们对环境保护关注程度的日益加深，使得水性木器涂料在家装领域得到快速发展。目前对水性聚氨酯木器涂料的研究报道多集中在面漆上，而与之相配套的底漆鲜有报道，单一的聚氨酯分散体和丙烯酸乳液(分散体)都存在明显的缺点，比如聚氨酯分散体的附着力很好，丰满度也不错，但耐水性耐候性普遍较差；而丙烯酸乳液的耐候性很好，但附着力和丰满度不够等，而两者的共聚物则能有效的弥补各自的缺陷。因此，开发丙烯酸改性的水性聚氨酯(PUA)是很有必要的。目前合成PUA方法很多，但主要是采用羟基丙烯酸酯类单体在合成聚氨酯时进行封端，然后水中分散后与丙烯酸酯类单体进行乳液聚合，此种方法合成的PUA主要还是线形结构支化和交联度不够，漆膜的耐水性和打磨性也就不够好。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供丙烯酸改性聚氨酯水分散体的制备方法，从而更好的提高了漆膜的耐水性和打磨性能。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种丙烯酸改性聚氨酯水分散体的制备方法，包括如下步骤：
1、聚酯二元醇(H15)的合成
顺丁烯二酸酐1～5份，间苯二甲酸20～50份，己二酸5～20份，新戊二醇30～50份，丙二醇10～20份，阻聚剂对苯二酚0.01～0.1份，采用溶液聚合方法合成数均分子量1400～2000，主链含少量双键的聚酯二元醇。
2、聚氨酯分散体(WPUD)的合成
先将20～30份二羟甲基丙酸(DMPA)加入到20～25份N-甲基吡咯烷酮中，加热至溶解，将200～300份聚酯二元醇(H15)和100～150份甲苯二异氰酸酯(TDI)在80℃下反应约2小时，再加入上述DMPA的N-甲基吡咯烷酮溶液，继续反应至异氰酸根(NCO)到理论值，在反应过程中视黏度增大而加入100～200份丙酮调节体系粘度(保证体系粘度≤50s，格试管25℃)。然后降温到50℃，加15～20份三乙胺中和羧酸约10分钟，在2000r/min的高速分散条件下慢慢加入0℃去离子水500～700份，继续分散30分钟，最后加3～5份乙二胺扩链，继续分散30分钟，室温熟化24小时备用。
3、丙烯酸改性聚氨酯水分散体(PUA)的合成
取聚氨酯分散体800份，加入甲基丙烯酸甲酯45～55份、丙烯酸丁酯15～25份、去离子水100～150份，充分搅拌乳化后，升温到75～80℃，慢速滴加溶有10％(w/w)偶氮二异丁腈(AIBN)的丙酮溶液1～3份引发聚合，2小时滴完，滴完后再保温2小时，再补加1份10％(w/w)偶氮二异丁腈的丙酮溶液，保温2小时完毕。待温度降至50℃后，抽真空脱去丙酮，得到PUA。
有益效果：本发明的丙烯酸改性聚氨酯水分散体的制备方法，聚酯二元醇采用水解稳定性较好的新戊二醇及间苯二甲酸合成，提高了PUA的贮藏稳定性。主链中引入一定量的共厄双键，能够与丙烯酸类单体产生共聚合反应，从而形成接枝共聚物。由于产物是聚氨酯与丙烯酸的接枝共聚物，能够充分发挥两者的优点。从而改善单组分水性聚氨酯水解稳定性差，耐水性、耐候性差以及丙烯酸乳液附着力差等缺点。利用本方法制备的木器底漆用丙烯酸改性聚氨酯分散体以水做分散介质，环保无污染，适合室内装潢使用，健康安全。
具体实施方式：
实施例1：
顺丁烯二酸酐3份，间苯二甲酸30份，己二酸15份，新戊二醇35份，丙二醇15份，阻聚剂对苯二酚0.5份，采用溶液聚合方法合成数均分子量1400～2000，主链含少量双键的聚酯二元醇。
先将25份二羟甲基丙酸(DMPA)加入到22份N-甲基吡咯烷酮中，加热至溶解，将300份聚酯二元醇(H15)和120份甲苯二异氰酸酯(TDI)在80℃下反应约2小时，再加入上述DMPA的N-甲基吡咯烷酮溶液，继续反应至异氰酸根(NCO)到0.63mmol/g，在反应过程中视黏度增大而加入0～100份丙酮调节体系粘度(保证体系粘度≤50s，格试管25℃)。然后降温到50℃，加15份三乙胺中和羧酸约10分钟，在2000r/min的高速分散条件下慢慢加入0℃去离子水900份，继续分散30分钟，最后加4.2份乙二胺扩链，继续分散30分钟，室温熟化24小时备用。
取聚氨酯分散体800份，加入甲基丙烯酸甲酯50份、丙烯酸丁酯20份、去离子水120份，充分搅拌乳化后，升温到75～80℃，慢速滴加溶有10％(w/w)偶氮二异丁腈(AIBN)的丙酮溶液2份引发聚合，2小时滴完，滴完后再保温2小时，再补加1份10％(w/w)偶氮二异丁腈的丙酮溶液，保温2小时完毕。待温度降至50℃后，抽真空脱去丙酮，得到丙烯酸改性聚氨酯水分散体。
实施例2：
顺丁烯二酸酐1份，间苯二甲酸20份，己二酸5份，新戊二醇30份，丙二醇10份，阻聚剂对苯二酚0.01份，采用溶液聚合方法合成数均分子量1400～2000，主链含少量双键的聚酯二元醇。
先将35份二羟甲基丙酸(DMPA)加入到20份N-甲基吡咯烷酮中，加热至溶解，将300份聚酯二元醇(H15)和140份甲苯二异氰酸酯(TDI)在80℃下反应约2小时，再加入上述DMPA的N-甲基吡咯烷酮溶液，继续反应至异氰酸根(NCO)到0.71mmol/g，在反应过程中视黏度增大而加入0～100份丙酮调节体系粘度(保证体系粘度≤50s，格试管25℃)。然后降温到50℃，加21份三乙胺中和羧酸约10分钟，在2000r/min的高速分散条件下慢慢加入0℃去离子水950份，继续分散30分钟，最后加5.0份乙二胺扩链，继续分散30分钟，室温熟化24小时备用。
取聚氨酯分散体800份，加入甲基丙烯酸甲酯45份、丙烯酸丁酯15份、去离子水100份，充分搅拌乳化后，升温到75～80℃，慢速滴加溶有10％(w/w)偶氮二异丁腈(AIBN)的丙酮溶液1份引发聚合，2小时滴完，滴完后再保温2小时，再补加1份10％(w/w)偶氮二异丁腈的丙酮溶液，保温2小时完毕。待温度降至50℃后，抽真空脱去丙酮，得到丙烯酸改性聚氨酯水分散体。
实施例3：
顺丁烯二酸酐5份，间苯二甲酸50份，己二酸20份，新戊二醇50份，丙二醇20份，阻聚剂对苯二酚0.1份，采用溶液聚合方法合成数均分子量1400～2000，主链含少量双键的聚酯二元醇。
先将30份二羟甲基丙酸(DMPA)加入到25份N-甲基吡咯烷酮中，加热至溶解，将300份聚酯二元醇(H15)和130份甲苯二异氰酸酯(TDI)在80℃下反应约2小时，再加入上述DMPA的N-甲基吡咯烷酮溶液，继续反应至异氰酸根(NCO)到0.67mmol/g，在反应过程中视黏度增大而加入0～100份丙酮调节体系粘度(保证体系粘度≤50s，格试管25℃)。然后降温到50℃，加18份三乙胺中和羧酸约10分钟，在2000r/min的高速分散条件下慢慢加入0℃去离子水900份，继续分散30分钟，最后加4.6份乙二胺扩链，继续分散30分钟，室温熟化24小时备用。
取聚氨酯分散体800份，加入甲基丙烯酸甲酯55份、丙烯酸丁酯25份、去离子水150份，充分搅拌乳化后，升温到75～80℃，慢速滴加溶有10％(w/w)偶氮二异丁腈(AIBN)的丙酮溶液3份引发聚合，2小时滴完，滴完后再保温2小时，再补加1份10％(w/w)偶氮二异丁腈的丙酮溶液，保温2小时完毕。待温度降至50℃后，抽真空脱去丙酮，得到丙烯酸改性聚氨酯水分散体。
实施例4：底漆制备及性能
按如下配比配制底漆：
名称                    含量(％)
PUA                     80
丙二醇丁醚              5
软水                    2.4
硬脂酸锌                1
滑石粉1200目            10
消泡剂FoamStar A10      0.2
分散剂Hydropalat 140    0.3
分散剂Dehydran 1293     0.6
增稠剂DSX3075           0.3
增稠剂DSX2000           0.2
样品检测按HG/T 3828-2006规定要求进行，结果见表1。
表1  实验检测记录
Figure G2008100216706D00041

Claims (1)

1.一种丙烯酸改性聚氨酯水分散体的制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
(1)聚酯二元醇的合成：
顺丁烯二酸酐3～5份、间苯二甲酸20～50份、己二酸5～20份、新戊二醇30～50份、丙二醇10～20份和阻聚剂对苯二酚0.01～0.05份，采用溶液聚合方法合成数均分子量1400～2000，主链含少量双键的聚酯二元醇；
(2)聚氨酯分散体的合成：
先将20～30份二羟甲基丙酸加入到20～25份N-甲基吡咯烷酮中，加热至溶解；将200～300份步骤(1)合成的聚酯二元醇和100～150份甲苯二异氰酸酯在80℃下反应约2小时；再加入上述二羟甲基丙酸的N-甲基吡咯烷酮溶液，继续反应至异氰酸根到理论值；然后降温到50℃，加15～20份三乙胺中和反应约10分钟；在高速分散条件下慢慢加入0℃去离子水500～700份，继续分散30分钟；最后加3～5份乙二胺扩链，搅拌30分钟；室温熟化24小时；
(3)丙烯酸改性聚氨酯水分散体的合成：
取聚氨酯分散体800份，加入甲基丙烯酸甲酯45～55份、丙烯酸丁酯15～25份、去离子水100～150份，充分乳化后，升温到80℃，滴加溶有10％(w/w)偶氮二异丁腈的丙酮溶液1～3份，引发聚合，2小时滴完，滴完后再保温2小时，再补加1份10％(w/w)偶氮二异丁腈的丙酮溶液，保温2小时完毕；待温度降至50℃后，抽真空脱去丙酮，得到丙烯酸改性聚氨酯水分散体。
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