CN112574345A

CN112574345A - 一种合成革用有机消光微球的制备方法

Info

Publication number: CN112574345A
Application number: CN202011425331.1A
Authority: CN
Inventors: 范浩军; 王天佑; 向均; 陈意; 颜俊
Original assignee: Sichuan University
Current assignee: Sichuan University
Priority date: 2020-12-08
Filing date: 2020-12-08
Publication date: 2021-03-30

Abstract

本发明公开了一种合成革用有机消光微球的制备方法，所述消光微球的制备包括以下原料组分及重量份：分散剂0.5‑2份、有机溶剂50‑70份、水20‑40份、单体8‑15份、功能单体0.02‑0.1份、交联剂0.02‑0.15份、引发剂0.05‑0.2份。本发明的聚合物微球与水性聚氨酯复合用于涂层消光表处，可显著降低合成革涂层表面的光泽度。该微球采用特殊分散聚合法制备，制备效率高，微球的亲水特性可提升其在水性聚氨酯乳液中的可分散性、防沉淀性和储存稳定性。通过调节原料配比可控制聚合物微球的粒径大小和单分散性，以满足不同应用的消光需求和消光效果，在汽车内饰革、沙发革、家具装饰革涂层中具有广泛的应用前景。

Description

一种合成革用有机消光微球的制备方法

技术领域

本发明属于功能高分子材料制备领域，具体涉及一种合成革用有机消光微球的制备方法。

背景技术

水性聚氨酯（WPU）作为一种新型的环保涂层材料，应不含VOCs、附着力强、耐水、耐溶剂和耐腐蚀，被广泛用于合成革的制造。近年来，随着人们审美观念的转变以及安全意识的提升，消光聚氨酯合成革在汽车内饰、沙发、家装内饰等领域的应用越来越广泛。

通过在水性聚氨酯乳液中添加一定质量百分比的无机消光助剂，如气相二氧化硅消光粉、沉淀法二氧化硅消光粉或凝胶法二氧化硅消光粉，可获得哑光或消光效果的合成革涂层。然而，这种无机体系由于消光粉和基体树脂间相容性的差别，消光粉会出现团聚、沉淀等现象，从而降低消光粉的消光效率，同时消光粉的添加会使涂层出现脆性、拉白、折白和附着力下降等问题。有机聚合物微球在改善同树脂相容性的同时，还可以提高基体树脂的其他性能。例如，当微球的粒径从纳米尺度增加到微米尺度时，微球便显现出消光特性。

传统制备有机聚合物微球的方法多采用乳液聚合、悬浮聚合或种子溶胀聚合法，其中乳液聚合制备的微球粒径分布在1 μm以下，因尺寸太小，消光效果较差；而通过悬浮聚合制备的微球其尺寸多在50 μm以上，因尺寸太大微球水性体系中分散稳定性较差，通过这两种方法制备的微球通常不能赋予水性聚氨酯涂层良好的消光效果。理想的消光微球其尺寸应分布在3-5 μm之间，既保证其良好的消光性，又具备良好的水可分散性和稳定性。种子溶胀聚合虽然可以制备微米尺度的微球，但是其方法工艺步骤繁琐、反应耗时长、生产效率低。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种合成革用有机消光微球的制备方法，其特征在于包括以下步骤，所用物料均以重量份数计：

有机消光微球的制备：将分散剂0.5-2份、有机溶剂50-70份、水20-40份加入到反应釜中，开启搅拌，使分散剂完全溶解得到均匀透明的连续相，然后取单体8-15份，加入功能单体0.02-0.1份、交联剂0.02-0.15份和引发剂0.05-0.2份，混合均匀得到分散相，然后将其加入到反应釜中，在氮气气氛下，缓慢升温至65-75 ℃反应6-8小时，离心分离、倾倒掉上层液，用蒸馏水洗涤、离心分离，如此重复操作3-5次，冷冻干燥至恒重，得到有机消光微球粉末状产物。

以上方法中所述的分散剂为聚乙烯醇、羟甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸钠中的任一种。

以上方法中所述的有机溶剂为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇中的任一种。

以上方法中所述的单体为苯乙烯或甲基丙烯酸甲酯中的任一种。

以上方法中所述的功能单体为丙烯酰胺、丙烯酸、苯乙烯磺酸钠中的任一种。

以上方法中所述的引发剂为过氧化二苯甲酰或偶氮二异丁腈中的任一种。

以上方法中所述的交联剂为二乙烯苯或乙二醇二甲基丙烯酸酯的任一种。

本发明与现有技术相比，具有以下积极效果：

（1）本发明采用分散聚合的方式，相较于传统的聚合方法，可通过一步法制备有机聚合物微球，工艺流程简单、合成效率高。与此同时，较于无机类的消光助剂，可显著提高消光组分与水性聚氨酯的相容性；通过聚合过程中引入亲水性单体，可赋予聚合物微球良好的亲水性，有利于微球在水性聚氨酯中的快速分散，提高微球在水性聚氨酯中的分散稳定性和储存稳定性。

（2）本发明制备的有机消光微球采用分散聚合法，可通过合理的结构设计及原料配比的调整，如改变功能单体、交联剂含量及调节分散介质极性来动态调控聚合物微球的尺寸在3-5 μm之间，且呈现单分散性，以满足不同程度的消光需求。

附图说明

图1为本发明制备的有机消光微球的扫描电镜及粒径分布图；图2为本发明制备的消光微球用于水性聚氨酯涂饰剂的消光效果图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体的描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，该领域的技术工程师可根据上述发明的内容对本发明做出一些非本质的改进和调整。

实施例1：

合成革用有机消光微球的制备：将聚乙烯醇0.5份、甲醇70份、水20份加入到反应釜中，开启搅拌，使聚乙烯醇完全溶解得到均匀透明的连续相。然后取苯乙烯8份、丙烯酰胺0.1份、二乙烯苯0.02份和过氧化二苯甲酰0.05份，混合均匀得到分散相，然后将其加入到反应釜中，在氮气气氛下，缓慢升温至65 ℃反应8小时，离心分离、倾倒掉上层液，用蒸馏水洗涤、离心分离，如此重复操作3次，冷冻干燥至恒重，得到有机消光微球粉末状产物；

采用以上方法制备的有机消光微球，微球的平均粒径为4.5 μm，微球的单分散系数Cv=15.8 %，同水性聚氨酯复配后，光泽度（60°）由原来的86下降到9。

实施例2 ：

合成革用有机消光微球的制备：将羟甲基纤维素1.0份、无水乙醇55份、水35份加入到反应釜中，开启搅拌，使羟甲基纤维素完全溶解得到均匀透明的连续相。然后取甲基丙烯酸甲酯10份、丙烯酸0.05份、乙二醇二甲基丙烯酸甲酯0.05份和偶氮二异丁腈0.1份，混合均匀得到分散相，然后将其加入到反应釜中，在氮气气氛下，缓慢升温至70 ℃反应7小时，离心分离、倾倒掉上层液，用蒸馏水洗涤、离心分离，如此重复操作3次，冷冻干燥至恒重，得到有机消光微球粉末状产物；

采用以上方法制备的有机消光微球，微球的平均粒径为3.2 μm，微球的单分散系数Cv=5.6 %，同水性聚氨酯复配后，光泽度（60°）由原来的86下降到16。

实施例3：

合成革用有机消光微球的制备：将聚乙烯吡咯烷酮2.0份、异丙醇50份、水40份加入到反应釜中，开启搅拌，使聚乙烯吡咯烷酮完全溶解得到均匀透明的连续相，然后取甲基丙烯酸甲酯15份、苯乙烯磺酸钠0.02份、乙二醇二甲基丙烯酸甲酯0.15份和偶氮二异丁腈0.2份，混合均匀得到分散相，然后将其加入到反应釜中，在氮气气氛下，缓慢升温至75 ℃反应6小时，离心分离、倾倒掉上层液，用蒸馏水洗涤、离心分离，如此重复操作3次，冷冻干燥至恒重，得到有机消光微球粉末状产物；

采用以上方法制备的有机消光微球，微球的平均粒径为4.1 μm，微球的单分散系数Cv=7.8 %，同水性聚氨酯复配后，光泽度（60°）由原来的86下降到11。

Claims

1.一种合成革用有机消光微球的制备方法，其特征在于包括以下步骤，所用物料均以重量份数计：

有机消光微球的制备：将分散剂0.5-2份、有机溶剂50-70份、水20-40份加入到反应釜中，开启搅拌，使分散剂完全溶解得到均匀透明的连续相然后取单体8-15份，加入功能单体0.02-0.1份、交联剂0.02-0.15份和引发剂0.05-0.2份，混合均匀得到分散相，然后将其加入到反应釜中，在氮气气氛下，缓慢升温至65-75 ℃反应6-8小时，离心分离、倾倒掉上层液，用蒸馏水洗涤、离心分离，如此重复操作3-5次，冷冻干燥至恒重，得到有机消光微球粉末状产物。

2.根据权利要求1所述的合成革用有机消光微球的制备方法，其特征在于所述分散剂为聚乙烯醇、羟甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸钠中的任一种。

3.根据权利要求1所述的合成革用有机消光微球的制备方法，其特征在于所述有机溶剂为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇中的任一种。

4.根据权利要求1所述的合成革用有机消光微球的制备方法，其特征在于所述单体为苯乙烯或甲基丙烯酸甲酯中的任一种。

5.根据权利要求1所述的合成革用有机消光微球的制备方法，其特征在于所述功能单体为丙烯酰胺、丙烯酸或苯乙烯磺酸钠中的任一种。

6.根据权利要求1所述的合成革用有机消光微球的制备方法，其特征在于所述引发剂为过氧化二苯甲酰或偶氮二异丁腈中的任一种。

7.根据权利要求1所述的合成革用有机消光微球的制备方法，其特征在于所述交联剂为二乙烯苯或乙二醇二甲基丙烯酸酯中的任一种。