CN101659734A - 核壳结构聚氨酯改性丙烯酸分散体乳液 - Google Patents

Abstract

一种核壳结构聚氨酯改性丙烯酸分散体乳液，属于树脂涂料技术领域，其特征是，所述的分散体乳液是以高硬度丙烯酸类聚合物为“核”，聚氨酯为“壳”内外交联的分散体乳液；所述的分散体乳液无乳化剂；所述的分散体乳液固含量≥33％，最低成膜温度≤10℃。本发明的分散体乳液以水为稀释剂，不含乳化剂及其他有害的有机溶剂，无毒，无刺激性气味，对人体无害，不污染环境，耐水性、耐溶剂性、硬度好。

Description

核壳结构聚氨酯改性丙烯酸分散体乳液

技术领域

本发明属于树脂涂料技术领域，具体涉及一种核壳结构聚氨酯改性丙烯酸分散体乳液，本发明的分散体乳液用于制备水性漆或水性涂料，特别适用于制备玻璃涂料、水性木器漆、水性金属漆、水性地板漆或涂料。

背景技术

在传统装饰行业，通常采用溶剂型油漆喷、涂或刷于物品上进行表明修饰处理。由于溶剂型油漆(例如：高聚酯漆、硝基漆)等，均需要和固化剂及稀释剂(天那水、香蕉水等)配合才能使用，且成分中存在苯、酮、酯等有机溶剂，在稀释使用及漆膜干燥过程中会散发大量的有毒有害气体，尤其是，装修污染引起中毒的案例时有所闻，已引起人们的普遍关注。因此研究以水为稀释剂，无毒，无刺激性气味，对人体无害，不污染环境，耐水性、耐溶剂性、硬度好的水性漆乳液成为行业发展的方向。

《水性木器漆用乳液的研制》(《涂料工业》2003年2月第33卷第2期肖雪平)公开了一种丙烯酸分散体乳液，采用无皂聚合、常温交联及光固化技术研制水性木器漆用乳液。探讨丙烯酸单体种类及配比、自交联单体、水性光固化三体及催化剂等影响因素。用正交设计获得乳液的最佳合成方案。该文献作为现有技术在此引用。

公开号为CN101177518A的中国专利环氧酯树脂水分散体和以它为基础的防锈底漆的制造方法，它是一种以环氧酯树脂为“核”，以反应性非迁移表面活性剂为“壳”的自干型“核-壳”结构分散体乳液；所述的防锈底漆涂料的配合以酸值为2～10KOH/g，固体份为40～60％的上述环氧树脂分散体乳液为基础。得到的水性防锈底漆的施工性能、自干性和漆膜机械强度均可以与溶剂型环氧树脂涂料相媲美。该专利公开的所有内容作为现有技术在此引用。

发明内容

本发明目的是研制一种不含溶剂；不用乳化剂；由酮酰基单体改性，以含异氰酸基、环氧基硅烷树脂外交联的新型核壳结构聚氨酯改性丙烯酸纳米分散体。本树脂乳液以高硬度丙烯酸类聚合物为核，聚氨酯为壳。把高硬度和高弹性容为一体，高温不返粘(≥60℃)，低温成膜(≤10℃)。

本发明具体采用如下技术方案：

一种核壳结构聚氨酯改性丙烯酸分散体乳液，其特征是，

所述的分散体乳液是以高硬度丙烯酸类聚合物为“核”，聚氨酯为“壳”内外交联的分散体乳液；

所述的分散体乳液无乳化剂；

所述的分散体乳液固含量≥33％，最低成膜温度≤10℃。

所述核壳结构聚氨酯改性丙烯酸分散体乳液的制法，包括如下步骤：

1)在100份丙二醛甲醚醋酸酯中，加入30～50份聚酯树脂、20～40份异氰酸酯、催化量的二月桂酸二丁基锡，在温度为80～100℃下反应4～6小时；

2)取步骤1)的聚氨酯树脂100份在150～200份水中高速搅拌分散，在无乳化剂的条件下加入丙烯酸单体和酮酰类单体共110份～130份，反应温度为60～80℃，制得所述核壳结构聚氨酯改性丙烯酸分散体乳液；其中，丙烯酸单体和酮酰类按照任意比例混合。

所述的聚酯树脂是石油类聚酯多元醇或者植物油类聚酯多元醇；

所述的异氰酸酯甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、对苯二亚甲基二异氰酸酯、多次甲基多苯基多异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种；

所述的丙烯酸单体是丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯；

所述的酮酰类单体是双丙酮丙烯酰胺或丙烯酰胺。

优选的是：

所述的聚酯树脂是苯酐聚酯多元醇、松香聚酯多元醇中的一种；

所述的丙烯酸单体是甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯或者甲基丙烯酸乙酯中的一种。

采用本发明的核壳结构聚氨酯改性丙烯酸分散体乳液在制备水性涂料或者水性漆中的应用。

采用本发明的核壳结构聚氨酯改性丙烯酸分散体乳液100份与外交联剂10～30份，交联制备水性漆或水性涂料，所述的外交联剂的制备包括如下步骤：含羟基的丙烯酸单体与异氰酸酯树脂交联反应，然后再与含双健和三环氧基的硅烷单体引发交联形成含异氰酸酯基和环氧基的硅烷树脂交联剂。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明把高硬度和高弹性容为一体，高温不返粘(≥60℃)，低温成膜(≤10℃)。再通过异氰酸酯基、环氧基硅烷树脂外交联，大幅提高配成漆的表面硬度、耐水性、耐溶剂性和对底材的附着性。如以本树脂配制成的玻璃涂料在常温自干的条件下，其耐水性、耐溶剂性、硬度等指标达到和超过高温氨基烘漆，是目前玻璃隔热涂料、玻璃彩涂涂料的换代原料。以本树脂配制的木器涂料，其整体性能与油性聚氨酯涂料相媲美。而以本树脂配制的涂料因不含有机溶剂，不含乳化剂，其环保性能也可达到或超过欧洲标准环保要求。

具体实施方式

实施例1：核壳结构聚氨酯改性丙烯酸分散体乳液的制备

1)制备：在100份丙二醛甲醚醋酸酯中，加入30～50份松香聚酯多元醇、20～40份异佛尔酮二异氰酸酯异氰酸酯催化量的二月桂酸二丁基锡，在温度为80～100℃下反应4～6小时；取生成的的聚氨酯树脂100份在150～200份水中高速搅拌分散，在无乳化剂的条件下加入甲基丙烯酸甲酯70份和丙烯酰胺50份，反应温度为60～80℃，制得所述核壳结构聚氨酯改性丙烯酸分散体乳液。

2)制得树脂是阴离子的，无乳化剂分散体乳液固含量为40％，最低成膜温度是5℃，其外观是半透明液体。

实施例2：含异氰酸酯基、环氧基的硅烷树脂交联剂的制备。

含羟基的丙烯酸单体与异氰酸酯树脂交联反应，然后再与含双健和三环氧基的硅烷单体引发交联形成含异氰酸酯基、环氧基的硅烷树脂交联剂。

实施例3：水性涂料或者水性漆的制备

实施例1的核壳结构聚氨酯改性丙烯酸分散体乳液按照工艺配比与实施例2的交联剂、一定量的水一起其他助剂混合制得水性漆或者水性涂料。

Claims (6)

1.一种核壳结构聚氨酯改性丙烯酸分散体乳液，其特征是，

所述的分散体乳液是以高硬度丙烯酸类聚合物为“核”，聚氨酯为“壳”内外交联的分散体乳液；

所述的分散体乳液无乳化剂；

所述的分散体乳液固含量≥33％，最低成膜温度≤10℃。

2.根据权利要求1所述的核壳结构聚氨酯改性丙烯酸分散体乳液，其特征是，其制法包括如下步骤：

1)在100份丙二醛甲醚醋酸酯中，加入30～50份聚酯树脂、20～40份异氰酸酯、催化量的二月桂酸二丁基锡，在温度为80～100℃下反应4～6小时；

2)取步骤1)的聚氨酯树脂100份在150～200份水中高速搅拌分散，在无乳化剂的条件下加入丙烯酸单体和酮酰类单体共110份～130份，反应温度为60～80℃，制得所述核壳结构聚氨酯改性丙烯酸分散体乳液；其中，丙烯酸单体和酮酰类按照任意比例混合。

3.根据权利要求2所述的核壳结构聚氨酯改性丙烯酸分散体乳液，其特征是，

所述的聚酯树脂是石油类聚酯多元醇或者植物油类聚酯多元醇；

所述的异氰酸酯甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、对苯二亚甲基二异氰酸酯、多次甲基多苯基多异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种；

所述的丙烯酸单体是丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯；

所述的酮酰类单体是双丙酮丙烯酰胺或丙烯酰胺。

4.根据权利要求2所述的核壳结构聚氨酯改性丙烯酸分散体乳液，其特征是，

所述的聚酯树脂是苯酐聚酯多元醇、松香聚酯多元醇中的一种；

所述的丙烯酸单体是甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯或者甲基丙烯酸乙酯中的一种。

5.采用权利要求1的核壳结构聚氨酯改性丙烯酸分散体乳液在制备水性涂料或者水性漆中的应用。

6.根据权利要求5所述的核壳结构聚氨酯改性丙烯酸分散体乳液在制备水性涂料或者水性漆中的应用，其特征是，包括采用权利要求1的核壳结构聚氨酯改性丙烯酸分散体乳液100份与外交联剂10～30份，交联制备水性漆或水性涂料，所述的外交联剂的制备包括如下步骤：含羟基的丙烯酸单体与异氰酸酯树脂交联反应，然后再与含双健和三环氧基的硅烷单体引发交联形成含异氰酸酯基和环氧基的硅烷树脂交联剂。