CN108164650A - 端烯基非离子型水性聚氨酯改性丙烯酸酯乳液及其制备方法 - Google Patents

端烯基非离子型水性聚氨酯改性丙烯酸酯乳液及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种端烯基非离子型水性聚氨酯改性丙烯酸酯乳液及其制备方法,首先利用端烯基聚乙二醇醚、二异氰酸酯、小分子二元醇和小分子三元醇为原料制备含双键的非离子型水性聚氨酯单体,然后将丙烯酸酯类单体和所制备的端烯基非离子型水性聚氨酯单体通过乳液聚合方法,得到水性聚氨酯改性丙烯酸酯乳液;本发明相比常规水性聚氨酯,制备工艺简单快速,能耗较低,不需要溶剂,环境友好,且非离子型水性聚氨酯中不含有羧酸根离子,吸水率大大降低,而且将丙烯酸酯和端烯基非离子型水性聚氨酯进行接枝聚合得到的复合乳液成膜之后,力学性能、耐候性、耐水性及综合性能均得到明显的改善。

Description

端烯基非离子型水性聚氨酯改性丙烯酸酯乳液及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种端烯基非离子型水性聚氨酯改性丙烯酸酯乳液及其制备方法,尤其是合成了端烯基非离子型水性聚氨酯,操作加工方便,节能环保,减少羧基含量,提高水性聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液的耐水性。
背景技术
水性聚氨酯涂料是近年来迅速发展的一类水性涂料,不仅具有传统聚氨酯涂料所具有的优良耐磨性、高强度等优异性能,同时安全环保,对环境无污染,与日益强化的环境友好的时代特征相适应,成为高性能现代涂料品种的研发热点。丙烯酸酯与其他合成高分子树脂相比,具有很多突出的优点,如优异的耐光性、户外暴晒耐久性,即紫外光照射不易黄变,能保持原来的光泽和色泽,有较强的耐腐蚀性,优异的柔韧性和低的颜料反应性。因此在家电、汽车、建筑、纺织、涂料等行业有很广泛的应用。但是丙烯酸酯一般为链状线性结构,属于热塑性高分子材料,对于温度极为敏感,涂层经不起季节的变化。聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液是同时兼有聚氨酯和聚丙烯酸酯两者优点的一类高分子聚合物 PUA)被誉为“第三代水性聚氨酯”,PUA乳液在家具漆、电泳漆、电沉积涂料、建筑涂料、汽车底漆,皮革加工中都有广泛的应用,成为了近年来国内外的研究热点。丙烯酸酯和聚氨酯两类聚合物在微观状态下制备的聚氨酯-丙烯酸酯杂化水分散体,可以弥补单一聚氨酯分散体自增稠差、固含低,乳胶膜的耐水性差和单一丙烯酸酯水分散体热黏冷脆,柔韧性差,不耐溶剂的缺点,可以进行优势互补。水性聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液可以将聚氨酯较高的拉伸强度和冲击强度、优异的耐磨性、与丙烯酸酯良好的附着力、耐候性、耐酸碱,较低的成本有机的结合在一起。然而目前工业中所制备的水性聚氨酯大多都含有羧酸根离子,与丙烯酸酯结合后,耐水性仍然不是很理想,而且制备工艺复杂,能耗较高,不利于工业化生产。
中国专利 CN103739818 A公开了一种“水性聚氨酯-丙烯酸乳液及其制备方法和应用”该发明将异氰酸酯单体、聚醚型多元醇、亲水扩链剂及有机硅按照比例进行逐步聚合,制备预聚物,经自乳化法合成出阴离子水性聚氨酯乳液,加入丙烯酸酯类单体继续聚合,制备双改性的水性聚氨酯乳液。该发明的乳液涂饰成膜后,具有良好的表面性能,综合性能优异。但其所制备的水性聚氨酯中含有大量的羧酸根离子,使得成膜之后耐水性较差。
中国专利CN 105461863 A提供了“一种丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液及其制备方法”利用丙烯酸酯参与反应将双键引入到聚氨酯主链,随后引发丙烯酸单体的聚合,能够形成复杂的网状结构,相比较传统水性聚氨酯来说,耐水性、耐热性、力学性能有了明显的提高。但其制备水性聚氨酯过程中需要大量的丙酮作溶剂,危害人体污染环境。
中国专利CN 106117451 A公开了“一种丙烯酸酯接枝改性水性聚氨酯树脂的制备方法”利用聚酯多元醇、甲苯二异氰酸酯、二羟甲基丙酸、甲基丙二醇、丙烯酸羟乙酯等原料制备出聚氨酯预聚体,然后与丙烯酸酯类单体进行聚合,兼顾了水性聚氨酯和丙烯酸的综合性能。但是,其中水性聚氨酯中的羧酸根离子仍然会导致复合乳液的耐水性不够理想。
发明内容
基于上述现有技术,本发明的目的是改变常规离子型水性聚氨酯制备方法复杂吸水率高的缺点,利用具有亲水性的端烯基聚乙二醇醚中一端的羟基与异氰酸酯反应生成具有亲水性的短链聚氨酯,制备工艺简单,能耗较低;而且其高活性的端烯键能够顺利的与丙烯酸酯类单体聚合。
为了实现上述目的,本发明引入一种新的端烯基非离子型水性聚氨酯,并提供一种端烯基非离子型水性聚氨酯改性丙烯酸酯乳液及其制备方法,其中所述端烯基非离子型水性聚氨酯的原料组成及其摩尔比配比是:端烯基聚乙二醇醚、二异氰酸酯、小分子二元醇或分子量小于1000的聚乙二醇及小分子三元醇等于2.0∶1.0-2.0∶0-1.0∶0-0.66mol;
所述水性聚氨酯改性丙烯酸酯乳液的聚合阶段的原料组成及其配比按重量计是:端烯基非离子型水性聚氨酯6-60份;丙烯酸酯单体60-114份,其中硬单体与软单体的比例为0.7-1.5∶1;引发剂过硫酸铵APS:0.3-1.0份;乳化剂十二烷基硫酸钠SDS:2.0-6.0份,按固含量为40%配料;其余为去离子水。
上述技术方案中,进一步地,所述端烯基聚乙二醇醚是烯丙基聚乙二醇醚-600,烯丙基聚乙二醇醚-800,烯丙基聚乙二醇醚-1000,烯丙基聚乙二醇醚-2000,烯丙基聚乙二醇醚-3000,甲基烯丙基聚乙二醇醚-600,甲基烯丙基聚乙二醇醚-800,甲基烯丙基聚乙二醇醚-1000,甲基烯丙基聚乙二醇醚-2000,甲基烯丙基聚乙二醇醚-2400,甲基烯丙基聚乙二醇醚-3100,甲基烯丙基聚乙二醇醚-4000,甲基烯丙基聚乙二醇醚-5000,异戊烯醇聚氧乙烯醚-1000,异戊烯醇聚氧乙烯醚-2400,异戊烯醇聚氧乙烯醚-3000,异戊烯醇聚氧乙烯醚-5000中的一种或几种单体的混合物或其它分子量在600~6000的端烯基聚氧乙烯醚。
上述技术方案中,进一步地,所述二异氰酸酯是六亚甲基二异氰酸酯HDI,异佛尔酮二异氰酸酯IPDI和二环己基甲烷二异氰酸酯HMDI中的一种。
上述技术方案中,进一步地,所述小分子二元醇是1,4-丁二醇、乙二醇、三乙二醇和分子量低于1000的聚乙二醇中的一种。
上述技术方案中,进一步地,所述小分子三元醇是丙三醇、三乙醇胺、三羟甲基丙烷和三异丙醇胺中的一种。
上述技术方案中,进一步地,所述硬单体是甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯和丙烯腈中的一种或几种单体的混合。
上述技术方案中,进一步地,所述软单体是丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸-2-乙基已酯和丙烯酸异辛酯中的一种或几种单体的混合。
本发明引入一种新的端烯基非离子型水性聚氨酯,还提供一种端烯基非离子型水性聚氨酯改性丙烯酸酯乳液的制备方法,其特征在于:所述制备方法是按下列步骤进行的:
(1)制备端烯基非离子型水性聚氨酯,其原料组成及其配比按摩尔比为:端烯基聚乙二醇醚、二异氰酸酯、小分子二元醇或分子量小于1000的聚乙二醇和小分子三元醇等于2.0∶1.0-2.0∶0-1.0∶0-0.66 mol;
具体制备方法是:
先将端烯基聚乙二醇醚升温至100~120℃,在-0.09Mpa下脱水2h,脱水结束后降至40℃以下,并加入少量磷酸来中和残留在端烯基聚乙二醇醚中的碱性催化剂以防止其影响端烯基聚乙二醇醚和二异氰酸酯的反应,备用;
在装有搅拌器、温度计的四口烧瓶中,按配比首先加入计算量的二异氰酸酯,接着分批次加入脱水的端烯基聚乙二醇醚,搅拌反应30min,然后升温至60-80℃反应2h;
最后加入计算量的小分子二元醇或分子量小于1000的聚乙二醇或小分子三元醇或者几种小分子二元醇、三元醇的混合物,于50-80℃搅拌反应0.5-2h,获得端烯基非离子型水性聚氨酯;
(2)通过乳液聚合获得水性聚氨酯改性的丙烯酸酯乳液,其原料组成及其按重量计配比为:端烯基非离子型水性聚氨酯6-60份;丙烯酸酯单体60-114份,其中硬单体与软单体的比例为0.7-1.5∶1;引发剂过硫酸铵APS:0.3-1.0份;乳化剂:2.0-6.0份,按固含量为40%配料,其余为去离子水;
具体制备方法如下:
首先将部分去离子水,部分乳化剂和部分引发剂先混合于装有搅拌器的四口烧瓶中,搅拌溶解;其次将丙烯酸酯单体滴加到上述四口烧瓶中,高速搅拌30min得到混合单体的预乳化液,取一定量的混合单体预乳化液于装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的四口烧瓶中,剩余的混合单体预乳化液装入恒压滴定管中;然后将计量的水性聚氨酯单体、剩余的乳化剂和引发剂以及剩余的去离子水加入四口烧瓶中,缓慢升温至75℃左右,保温反应30min,接着开始滴加剩余的混合单体预乳化液,2h滴加完毕之后继续在此温度保温反应1h,反应结束后降至室温,过滤出料,制得所述丙烯酸酯乳液。
实现本发明上述所提供的一种端烯基非离子型水性聚氨酯改性丙烯酸酯乳液及其制备方法的技术方案,与现有技术相比,本发明以端烯基聚乙二醇醚,二异氰酸酯,小分子二元醇或分子量小于1000的聚乙二醇和小分子三元醇制备得到端烯基非离子型水性聚氨酯,在制备过程中,利用具有亲水性的端烯基聚乙二醇醚中一端的羟基可以与异氰酸酯很容易反应生成具有亲水性的短链聚氨酯,制备工艺简单,能耗较低。而且其高活性的端烯键,能够顺利的与丙烯酸酯类单体聚合,从而合成水性聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液。
具体实施方式
实施本发明所提供的一种端烯基非离子型水性聚氨酯改性丙烯酸酯乳液及其制备方法,其主要特征是制备了端烯基非离子型水性聚氨酯,其结构可表达如下:
以端烯基聚乙二醇醚,异佛尔酮二异氰酸酯IPDI,1,4-丁二醇,丙三醇为原料合成的结构如下:
无扩链无交联
式中,R代表:端烯基聚乙二醇醚
有扩链无交联
式中,R代表:端烯基聚乙二醇醚
交联型
式中,R代表:端烯基聚乙二醇醚
实施例1
以烯丙基聚乙二醇醚-1000(APEG-1000)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为原料,按摩尔配比2.0∶1.0,制备无扩链无交联的端烯基非离子型水性聚氨酯;具体制备方法如下:
第一步:在装有搅拌器、温度计的四口烧瓶中,首先加入计算的49.95g(0.225mol)IPDI,接着分批次加入450.0g(0.45mol)脱过水的APEG-1000,先在室温反应30min,然后升温至70℃反应2h,即可得到设计的端烯基非离子型水性聚氨酯。
第二步:通过乳液聚合得到水性聚氨酯改性的丙烯酸酯乳液,按固含量40%配料,其中端烯基非离子型水性聚氨酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、十二烷基硫酸钠(SDS)、过硫酸铵(APS)配比为(按重量计):24份∶48份∶48份∶2.8份∶0.5份。
具体制备方法如下:
首先将80g去离子水,2.2g SDS,0.4g APS先混合于装有搅拌器的四口烧瓶中,搅拌溶解;其次将48g甲基丙烯酸甲酯和48g丙烯酸丁酯同时滴加到上述四口烧瓶中,高速搅拌30min得到混合单体的预乳化液;取25g混合单体预乳化液于装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的四口烧瓶中,将剩余混合单体预乳化液装于恒压滴定管中;然后将24g第一步所述水性聚氨酯,0.6g SDS,0.1g APS和100g去离子水加入四口烧瓶中,缓慢升温至75℃,保温反应30min,接着开始滴加剩余的混合单体预乳化液,2h滴加完毕之后继续在此温度保温反应1h,反应结束后降至室温,过滤出料,即可得到所发明的产品。
实施例2
以甲基烯丙基聚乙二醇醚-5000(HPEG-5000)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、1,4-丁二醇为原料,按摩尔配比2∶ 2∶1,制备有扩链无交联的端烯基非离子型水性聚氨酯。具体制备方法如下:
第一步:在装有搅拌器、温度计的四口烧瓶中,首先加入计算的29.97g(0.135mol)IPDI,接着分批次加入675g(0.135mol)脱过水的HPEG-5000,先在室温反应30min,然后升温至70℃反应2h,接着加入6.075g(0.0675mol) 1,4-丁二醇在50℃下反应0.5h,即可得到设计的端烯基非离子型水性聚氨酯。
第二步:通过乳液聚合得到水性聚氨酯改性的丙烯酸酯乳液,按固含量40%配料,其中端烯基非离子型水性聚氨酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、十二烷基硫酸钠(SDS)、过硫酸铵(APS)配比为(按重量计):12份∶61份∶47份∶2.6份∶0.7份。
具体制备方法如下:
首先将80g去离子水,2.2g SDS,0.5g APS先混合于装有搅拌器的四口烧瓶中,搅拌溶解;其次将61g甲基丙烯酸甲酯和47g丙烯酸丁酯同时滴加到上述四口烧瓶中,高速搅拌30min得到混合单体的预乳化液;取15g混合单体预乳化液于装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的四口烧瓶中,将剩余混合单体预乳化液装于恒压滴定管中;然后将12g第一步所述水性聚氨酯,0.4g SDS,0.2g APS和100g去离子水加入四口烧瓶中,缓慢升温至75℃,保温反应30min,接着开始滴加剩余的混合单体预乳化液,2h滴加完毕之后继续在此温度保温反应1h,反应结束后降至室温,过滤出料,即可得到所发明的产品。
实施例3
以甲基烯丙基聚乙二醇醚-2400(HPEG-2400)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、丙三醇为原料,按摩尔配比1.5∶1∶ 0.16,制备含有交联的端烯基非离子型水性聚氨酯;具体制备方法如下:
第一步:首先在装有搅拌器、温度计的四口烧瓶中,首先加入计算的49.95g(0.225mol)IPDI,接着分批次加入810.0g(0.3375mol)脱过水的HPEG-2400,先在室温反应30min;其次升温至70℃反应2h,接着加入3.5g (0.0375mol)丙三醇在50℃下反应0.5h,即可得到设计的端烯基非离子型水性聚氨酯。
第二步:通过乳液聚合得到水性聚氨酯改性的丙烯酸酯乳液,按固含量40%配料,其中端烯基非离子型水性聚氨酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、十二烷基硫酸钠(SDS)、过硫酸铵(APS)配比为(按重量计):6份∶50份∶64份∶2.4份∶0.4份;具体制备方法如下:
首先将80g去离子水,2.0g SDS,0.3g APS先混合于装有搅拌器的四口烧瓶中,搅拌溶解;其次将50g甲基丙烯酸甲酯和64g丙烯酸丁酯同时滴加到上述四口烧瓶中,高速搅拌30min得到混合单体的预乳化液;取 12g混合单体预乳化液于装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的四口烧瓶中,将剩余混合单体预乳化液装于恒压滴定管中;然后将6g第一步所述水性聚氨酯,0.4g SDS,0.1g APS和100g去离子水加入四口烧瓶中,缓慢升温至75℃,保温反应30min,接着开始滴加剩余的混合单体预乳化液,2h滴加完毕之后继续在此温度保温反应1h,反应结束后降至室温,过滤出料,即可得到所发明的产品。
实施例4
以异戊烯醇聚氧乙烯醚-3000(TPEG-3000或IPEG-3000)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、1,4-丁二醇,丙三醇为原料,按摩尔配比2: 2: 0.5: 0.33,制备既有扩链又有交联的端烯基非离子型水性聚氨酯;具体操作过程如下:
第一步:在装有搅拌器、温度计的四口烧瓶中,首先加入计算的49.95g(0.225mol)IPDI,接着分批次加入675.0g(0.225mol)脱过水的TPEG-3000,先在室温反应30min,然后升温至70℃反应2h,接着加入5.07g(0.056mol) 1,4-丁二醇和3.43g(0.037mol)丙三醇在50℃下反应0.5h,即可得到设计的端烯基非离子型水性聚氨酯。
第二步:通过乳液聚合得到水性聚氨酯改性的丙烯酸酯乳液,按固含量40%配料,其中端烯基非离子型水性聚氨酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、十二烷基硫酸钠(SDS)、过硫酸铵(APS)配比为(按重量计):36份∶42份∶42份∶2.8份∶0.8份;具体制备方法如下:
首先将80g去离子水,2.2g SDS,0.6g APS先混合于装有搅拌器的四口烧瓶中,搅拌溶解;其次将42g甲基丙烯酸甲酯和42g丙烯酸丁酯同时滴加到上述四口烧瓶中,高速搅拌30min得到混合单体的预乳化液;取35g混合单体预乳化液于装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的四口烧瓶中,将剩余混合单体预乳化液装于恒压滴定管中;然后将36g第一步所述水性聚氨酯,0.6g SDS,0.2g APS和100g去离子水加入四口烧瓶中,缓慢升温至75℃,保温反应30min,接着开始滴加剩余的混合单体预乳化液,2h滴加完毕之后继续在此温度保温反应1h,反应结束后降至室温,过滤出料,即可得到所发明的产品。
实施例5
以烯丙基聚乙二醇醚-600(APEG-600)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚乙二醇-400为原料,按摩尔配比2∶ 2∶ 1,制备有扩链无交联的端烯基非离子型水性聚氨酯;具体制备方法如下:
第一步:在装有搅拌器、温度计的四口烧瓶中,首先加入计算的49.95g(0.225mol)IPDI,接着分批次加入450.0g(0.225mol)脱水的APEG-2000,先在室温反应30min,然后升温至70℃反应2h,接着加入44.8g(0.112mol) 聚乙二醇-400在50℃下反应1.0h,即可得到设计的端烯基非离子型水性聚氨酯。
第二步:通过乳液聚合得到水性聚氨酯改性的丙烯酸酯乳液,按固含量40%配料,其中端烯基非离子型水性聚氨酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、十二烷基硫酸钠(SDS)、过硫酸铵(APS)配比为(按重量计):60份∶33份∶27份∶2.6份∶0.6份;具体制备方法如下:
首先将80g去离子水,2.2g SDS,0.5g APS先混合于装有搅拌器的四口烧瓶中,搅拌溶解;其次将33g甲基丙烯酸甲酯和27g丙烯酸丁酯同时滴加到上述四口烧瓶中,高速搅拌30min得到混合单体的预乳化液;取46g混合单体预乳化液于装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的四口烧瓶中,将剩余混合单体预乳化液装于恒压滴定管中;然后将60g第一步所述水性聚氨酯,0.4g SDS,0.1g APS和100g去离子水加入四口烧瓶中,缓慢升温至75℃,保温反应30min,接着开始滴加剩余的混合单体预乳化液,2h滴加完毕之后继续在此温度保温反应1h,反应结束后降至室温,过滤出料,即可得到所发明的产品。
实施例6
以烯丙基聚乙二醇醚-600(APEG-600)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚乙二醇-800,三乙醇胺为原料,按摩尔配比2∶2∶ 0.5∶ 0.33,制备既有扩链又有交联的端烯基非离子型水性聚氨酯;具体制备方法如下:
第一步:在装有搅拌器、温度计的四口烧瓶中,首先加入计算的49.95g(0.225mol)IPDI,接着分批次加入135.0g(0.225mol)脱水的APEG-600,先在室温反应30min,然后升温至70℃反应2h,接着加入44.8g(0.056mol) 聚乙二醇-800和5.52g(0.037mol)三乙醇胺在50℃下反应0.5h,即可得到设计的端烯基非离子型水性聚氨酯。
第二步:通过乳液聚合得到水性聚氨酯改性的丙烯酸酯乳液,按固含量40%配料,其中端烯基非离子型水性聚氨酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、十二烷基硫酸钠(SDS)、过硫酸铵(APS)配比为(按重量计):30份:41份:49份:3.2份:0.3份;具体制备方法如下:
首先将80g去离子水,2.4g SDS,0.2g APS先混合于装有搅拌器的四口烧瓶中,搅拌溶解;其次将41g甲基丙烯酸甲酯和49g丙烯酸丁酯同时滴加到上述四口烧瓶中,高速搅拌30min得到混合单体的预乳化液;取30g混合单体预乳化液于装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的四口烧瓶中,将剩余混合单体预乳化液装于恒压滴定管中;然后将30g第一步所述水性聚氨酯,0.8g SDS,0.1g APS和100g去离子水加入四口烧瓶中,缓慢升温至75℃,保温反应30min,接着开始滴加剩余的混合单体预乳化液,2h滴加完毕之后继续在此温度保温反应1h,反应结束后降至室温,过滤出料,即可得到所发明的产品。
对比实施例1
选取购自某公司的水性聚氨酯-丙烯酸酯分散乳液,固含量约为40%。
乳胶膜的制备及性能测试:将本发明的复合乳液及对比实施例1乳液涂覆于聚四氟乙烯板上,30℃干燥一周,得到厚度约为0.6mm的薄膜样品,对其进行吸水率、拉伸强度、断裂伸长率性能的测试,见表1。
表1 不同复合乳液的性能
由表1可以看出,本发明所述的水性聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液与常规复合乳液相比,吸水率显著减低,力学性能优异。

Claims (8)

1.一种端烯基非离子型水性聚氨酯改性丙烯酸酯乳液,其特征在于:
所述端烯基非离子型水性聚氨酯的原料组成及其摩尔比配比是:端烯基聚乙二醇醚、二异氰酸酯、小分子二元醇或分子量小于1000的聚乙二醇及小分子三元醇等于2.0∶1.0-2.0∶0-1.0∶0-0.66mol;
所述水性聚氨酯改性丙烯酸酯乳液的聚合阶段的原料组成及其配比按重量计是:端烯基非离子型水性聚氨酯6-60份;丙烯酸酯单体60-114份,其中硬单体与软单体的比例为0.7-1.5∶1;引发剂过硫酸铵APS:0.3-1.0份;乳化剂十二烷基硫酸钠SDS:2.0-6.0份,按固含量为40%配料;其余为去离子水。
2.根据权利要求1所述的端烯基非离子型水性聚氨酯改性丙烯酸酯乳液,其特征在于:所述端烯基聚乙二醇醚是烯丙基聚乙二醇醚-600,烯丙基聚乙二醇醚-1000,烯丙基聚乙二醇醚-2000,烯丙基聚乙二醇醚-3000,甲基烯丙基聚乙二醇醚-600,甲基烯丙基聚乙二醇醚-1000,甲基烯丙基聚乙二醇醚-2000,甲基烯丙基聚乙二醇醚-2400,甲基烯丙基聚乙二醇醚-3100,甲基烯丙基聚乙二醇醚-4000,甲基烯丙基聚乙二醇醚-5000,异戊烯醇聚氧乙烯醚-1000,异戊烯醇聚氧乙烯醚-2400,异戊烯醇聚氧乙烯醚-3000,异戊烯醇聚氧乙烯醚-5000中的一种或几种单体的混合物或其它分子量在600~6000的端烯基聚氧乙烯醚。
3.根据权利要求1所述的端烯基非离子型水性聚氨酯改性丙烯酸酯乳液,其特征在于:所述二异氰酸酯是六亚甲基二异氰酸酯HDI,异佛尔酮二异氰酸酯IPDI和二环己基甲烷二异氰酸酯HMDI中的一种。
4.根据权利要求1所述的端烯基非离子型水性聚氨酯改性丙烯酸酯乳液,其特征在于:所述小分子二元醇是1,4-丁二醇、乙二醇、三乙二醇和分子量低于1000的聚乙二醇中的一种。
5.根据权利要求1所述的端烯基非离子型水性聚氨酯改性丙烯酸酯乳液,其特征在于:所述小分子三元醇是丙三醇、三乙醇胺、三羟甲基丙烷和三异丙醇胺中的一种。
6.根据权利要求1所述的端烯基非离子型水性聚氨酯改性丙烯酸酯乳液,其特征在于:所述硬单体是甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯和丙烯腈中的一种或几种单体的混合。
7.根据权利要求1所述的端烯基非离子型水性聚氨酯改性丙烯酸酯乳液,其特征在于:所述软单体是丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸-2-乙基已酯和丙烯酸异辛酯中的一种或几种单体的混合。
8.一种根据权利要求1所述的端烯基非离子型水性聚氨酯改性丙烯酸酯乳液的制备方法,其特征在于:所述制备方法是按下列步骤进行的:
(1)制备端烯基非离子型水性聚氨酯,其原料组成及其配比按摩尔比为:端烯基聚乙二醇醚、二异氰酸酯、小分子二元醇或分子量小于1000的聚乙二醇和小分子三元醇等于2.0∶1.0-2.0∶0-1.0∶0-0.66 mol;
具体制备方法是:
先将端烯基聚乙二醇醚升温至100~120℃,在-0.09Mpa下脱水2h,脱水结束后降至40℃以下,并加入少量磷酸来中和残留在端烯基聚乙二醇醚中的碱性催化剂以防止其影响端烯基聚乙二醇醚和二异氰酸酯的反应,备用;
在装有搅拌器、温度计的四口烧瓶中,按配比首先加入计算量的二异氰酸酯,接着分批次加入脱水的端烯基聚乙二醇醚,搅拌反应30min,然后升温至60-80℃反应2h;
最后加入计算量的小分子二元醇或分子量小于1000的聚乙二醇或小分子三元醇或者几种小分子二元醇、三元醇的混合物,于50-80℃搅拌反应0.5-2h,获得端烯基非离子型水性聚氨酯;
(2)通过乳液聚合获得水性聚氨酯改性的丙烯酸酯乳液,其原料组成及其按重量计配比为:端烯基非离子型水性聚氨酯6-60份;丙烯酸酯单体60-114份,其中硬单体与软单体的比例为0.7-1.5∶1;引发剂过硫酸铵APS:0.3-1.0份;乳化剂:2.0-6.0份,按固含量为40%配料,其余为去离子水;
具体制备方法如下:
首先将部分去离子水,部分乳化剂和部分引发剂先混合于装有搅拌器的四口烧瓶中,搅拌溶解;其次将丙烯酸酯单体滴加到上述四口烧瓶中,高速搅拌30min得到混合单体的预乳化液,取一定量的混合单体预乳化液于装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的四口烧瓶中,剩余的混合单体预乳化液装入恒压滴定管中;然后将计量的水性聚氨酯单体、剩余的乳化剂和引发剂以及剩余的去离子水加入四口烧瓶中,缓慢升温至75℃左右,保温反应30min,接着开始滴加剩余的混合单体预乳化液,2h滴加完毕之后继续在此温度保温反应1h,反应结束后降至室温,过滤出料,制得所述丙烯酸酯乳液。
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