CN112876931A - 一种水性聚氨酯-丙烯酸水性漆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种水性聚氨酯‑丙烯酸水性漆包括制得的水性聚氨酯‑丙烯酸60～70％、成膜助剂1.0％～10％、流平剂0.7％～1.0％、润湿剂0.3％～0.8％、纳米二氧化钛3.0％～10％、抗回黏助剂0.6％～0.9％、增稠剂0.1％～0.5％调节成膜状态即得成品水性漆。本发明提供的水性聚氨酯‑丙烯酸水性漆具有高固含、丰满度佳，对各种素材表面有良好的附着性，漆膜坚韧硬度较高，可达铅笔测试H～2H的硬度，具有高度的耐耗性及耐撞击性，并且涂膜受热不会软化，耐热点极高，鲜度持续性好。

Description

一种水性聚氨酯-丙烯酸水性漆及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种水性聚氨酯-丙烯酸水性漆，特别涉及一种水性聚氨酯-丙烯酸水性漆及其制备方法，属于环保材料技术领域。
背景技术
水性涂料在环保性能上优越传统油漆，但在物理性能上，水性涂料产品存在施工难、不耐水、易揭皮、丰满度差、硬度差等缺陷。油漆由于具有硬度强、漆膜丰满度高、施工宽容等特点，仍然是许多人装饰装修时的首选涂料。只有物理性能上的缺陷得到解决，甚至超越传统油漆，才会使用水性涂料。现有的水性丙烯酸烯涂料存在硬度、耐油污、耐化学试剂以及耐水性能不理想的缺陷，同时丙烯酸水性漆易出现热黏冷脆的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水性聚氨酯-丙烯酸水性漆及其制备方法，以克服现有技术中的不足。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
本发明提供一种水性聚氨酯-丙烯酸水性漆的制备方法，其包括以下步骤：
水性聚氨酯-丙烯酸的制备
(1)在装有搅拌器、温度计和冷凝管的四口烧瓶中加入聚醚二醇在温度为90～120℃条件下进行脱水处理1-3h，之后加入二苯基甲烷二异氰酸酯(N-MDEA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)控制温度为70～100℃条件下反应1-3h，制得混合液A；
(2)向步骤(1)制得的混合液A中加入N-甲基吡咯烷酮以及甲基丙烯酸并控制温度为60～90℃条件下反应1～3h，再加入扩链剂丁二醇在60～90℃条件下进行扩链反应1～3h，制得混合液B；
(3)向步骤(2)制得的混合液B中加入三乙胺，在温度为30～50℃条件下反应10～30mins,反应结束后加入水并快速搅拌混合均匀，在温度为20～40℃条件下搅拌20～30mins制得混合液C；
(4)向步骤(3)制得的混合液C中加入偶联剂甲基丙烯酸-羟乙酯，在温度为60～90℃条件下反应1～3h，之后加入偶氮二异丁腈(AIBN)、水性引发剂过硫酸钾(KPS)并控制温度为70～100℃条件下反应1～3h，制得所述水性聚氨酯-丙烯酸；
水性聚氨酯-丙烯酸水性漆的制备
将制得的水性聚氨酯-丙烯酸60～70％、成膜助剂1.0％～10％、流平剂0.7％～1.0％、润湿剂0.3％～0.8％、纳米二氧化钛3.0％～10％、抗回黏助剂0.6％～0.9％、增稠剂0.1％～0.5％调节成膜状态即得成品水性漆。
较为优选的，所述成膜助剂包括二丙二醇甲醚和二丙二醇丁醚中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
较为优选的，所述流平剂包括硅酮流平剂，但不限于此。
较为优选的，所述润湿剂包括磷脂，但不限于此。
进一步的，所述纳米二氧化钛的颗粒直径为200～500nm。
较为优选的，所述增稠剂为丙烯酸增稠剂，但不限于此。
较为优选的，所述抗回黏助剂包括聚二甲基硅氧烷分散体。
与现有技术相比，本发明的优点包括：本发明提供的水性聚氨酯-丙烯酸水性漆具有高固含、丰满度佳，对各种素材表面有良好的附着性，漆膜坚韧硬度较高，可达铅笔测试H～2H的硬度，具有高度的耐耗性及耐撞击性，并且涂膜受热不会软化，耐热点极高，鲜度持续性好。
具体实施方式
鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
本发明提供一种水性聚氨酯-丙烯酸水性漆的制备方法，其包括以下步骤：
水性聚氨酯-丙烯酸的制备
(1)在装有搅拌器、温度计和冷凝管的四口烧瓶中加入聚醚二醇在温度为90～120℃条件下进行脱水处理1-3h，之后加入二苯基甲烷二异氰酸酯(N-MDEA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)控制温度为70～100℃条件下反应1-3h，制得混合液A；
(2)向步骤(1)制得的混合液A中加入N-甲基吡咯烷酮以及甲基丙烯酸并控制温度为60～90℃条件下反应1～3h，再加入扩链剂丁二醇在60～90℃条件下进行扩链反应1～3h，制得混合液B；
(3)向步骤(2)制得的混合液B中加入三乙胺，在温度为30～50℃条件下反应10～30mins,反应结束后加入水并快速搅拌混合均匀，在温度为20～40℃条件下搅拌20～30mins制得混合液C；
(4)向步骤(3)制得的混合液C中加入偶联剂甲基丙烯酸-羟乙酯，在温度为60～90℃条件下反应1～3h，之后加入偶氮二异丁腈(AIBN)、水性引发剂过硫酸钾(KPS)并控制温度为70～100℃条件下反应1～3h，制得所述水性聚氨酯-丙烯酸；
水性聚氨酯-丙烯酸水性漆的制备
将制得的水性聚氨酯-丙烯酸60～70％、成膜助剂1.0％～10％、流平剂0.7％～1.0％、润湿剂0.3％～0.8％、纳米二氧化钛3.0％～10％、抗回黏助剂0.6％～0.9％、增稠剂0.1％～0.5％调节成膜状态即得成品水性漆。
较为优选的，所述成膜助剂包括二丙二醇甲醚和二丙二醇丁醚中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
较为优选的，所述流平剂包括硅酮流平剂，但不限于此。
较为优选的，所述润湿剂包括磷脂，但不限于此。
进一步的，所述纳米二氧化钛的颗粒直径为200～500nm。
较为优选的，所述增稠剂为丙烯酸增稠剂，但不限于此。
较为优选的，所述抗回黏助剂包括聚二甲基硅氧烷分散体。
以下结合若干实施例对本发明的技术方案作进一步的解释说明。
实施例1
水性聚氨酯-丙烯酸的制备
(1)在装有搅拌器、温度计和冷凝管的四口烧瓶中加入30g聚醚二醇在温度为90℃条件下进行脱水处理1h，之后加入20g二苯基甲烷二异氰酸酯(N-MDEA)和10g甲基丙烯酸甲酯(MMA)控制温度为70℃条件下反应1h，制得混合液A；
(2)向步骤(1)制得的混合液A中加入10gN-甲基吡咯烷酮以及20g甲基丙烯酸并控制温度为60℃条件下反应1h，再加入扩链剂20g丁二醇在60℃条件下进行扩链反应1h，制得混合液B；
(3)向步骤(2)制得的混合液B中加入15g三乙胺，在温度为30℃条件下反应30mins,反应结束后加入水并快速搅拌混合均匀，在温度为40℃条件下搅拌30mins制得混合液C；
(4)向步骤(3)制得的混合液C中加入15g偶联剂甲基丙烯酸-羟乙酯，在温度为60℃条件下反应1h，之后加入20g偶氮二异丁腈(AIBN)、5g水性引发剂过硫酸钾(KPS)并控制温度为70℃条件下反应1h，制得所述水性聚氨酯-丙烯酸；
水性聚氨酯-丙烯酸水性漆的制备
将制得的水性聚氨酯-丙烯酸60％、成膜助剂1.0％、流平剂0.7％、润湿剂0.3％、纳米二氧化钛10％、抗回黏助剂0.6％、增稠剂0.1％以及剩余组分的水调节成膜状态即得成品水性漆。
实施例2
水性聚氨酯-丙烯酸的制备
(1)在装有搅拌器、温度计和冷凝管的四口烧瓶中加入40g聚醚二醇在温度为100℃条件下进行脱水处理2h，之后加入20g二苯基甲烷二异氰酸酯(N-MDEA)和15g甲基丙烯酸甲酯(MMA)控制温度为80℃条件下反应2h，制得混合液A；
(2)向步骤(1)制得的混合液A中加入10gN-甲基吡咯烷酮以及20g甲基丙烯酸并控制温度为60℃条件下反应1h，再加入扩链剂20g丁二醇在60℃条件下进行扩链反应1h，制得混合液B；
(3)向步骤(2)制得的混合液B中加入25g三乙胺，在温度为30℃条件下反应30mins,反应结束后加入水并快速搅拌混合均匀，在温度为40℃条件下搅拌30mins制得混合液C；
(4)向步骤(3)制得的混合液C中加入10g偶联剂甲基丙烯酸-羟乙酯，在温度为60℃条件下反应1h，之后加入20g偶氮二异丁腈(AIBN)、5g水性引发剂过硫酸钾(KPS)并控制温度为70℃条件下反应1h，制得所述水性聚氨酯-丙烯酸；
水性聚氨酯-丙烯酸水性漆的制备
将制得的水性聚氨酯-丙烯酸70％、成膜助剂1.0％、流平剂0.7％、润湿剂0.3％、纳米二氧化钛10％、抗回黏助剂0.6％、增稠剂0.1％以及剩余组分的水调节成膜状态即得成品水性漆。
实施例3
水性聚氨酯-丙烯酸的制备
(1)在装有搅拌器、温度计和冷凝管的四口烧瓶中加入50g聚醚二醇在温度为110℃条件下进行脱水处理2h，之后加入30g二苯基甲烷二异氰酸酯(N-MDEA)和15g甲基丙烯酸甲酯(MMA)控制温度为80℃条件下反应2h，制得混合液A；
(2)向步骤(1)制得的混合液A中加入10gN-甲基吡咯烷酮以及20g甲基丙烯酸并控制温度为60℃条件下反应1h，再加入扩链剂10g丁二醇在60℃条件下进行扩链反应1h，制得混合液B；
(3)向步骤(2)制得的混合液B中加入10g三乙胺，在温度为30℃条件下反应30mins，反应结束后加入水并快速搅拌混合均匀，在温度,50℃条件下搅拌30mins制得混合液C；
(4)向步骤(3)制得的混合液C中加入10g偶联剂甲基丙烯酸-羟乙酯，在温度为60℃条件下反应1h，之后加入20g偶氮二异丁腈(AIBN)、5g水性引发剂过硫酸钾(KPS)并控制温度为70℃条件下反应1h，制得所述水性聚氨酯-丙烯酸；
水性聚氨酯-丙烯酸水性漆的制备
将制得的水性聚氨酯-丙烯酸65％、成膜助剂10％、流平剂0.7％、润湿剂0.3％、纳米二氧化钛10％、抗回黏助剂0.6％、增稠剂0.1％以及剩余组分的水调节成膜状态即得成品水性漆。
对本实施例制备得到的水性漆，进行测试其各项指标如下：
耐冻融性：不变质，铅笔硬度(擦伤)：2H，耐划伤性(100g)：未划伤，耐水性(24h)：50h无
异常，耐沸水性(15min)：无异常，耐酸性(60g/L，HCL,2h)：无异常，以上指标符合国家标准《室内用水性木器涂料》HG/T3828-2006B类指标要求。
应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种水性聚氨酯-丙烯酸水性漆的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
水性聚氨酯-丙烯酸的制备
(1)在装有搅拌器、温度计和冷凝管的四口烧瓶中加入聚醚二醇在温度为90～120℃条件下进行脱水处理1-3h，之后加入二苯基甲烷二异氰酸酯(N-MDEA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)控制温度为70～100℃条件下反应1-3h，制得混合液A；
(2)向步骤(1)制得的混合液A中加入N-甲基吡咯烷酮以及甲基丙烯酸并控制温度为60～90℃条件下反应1～3h，再加入扩链剂丁二醇在60～90℃条件下进行扩链反应1～3h，制得混合液B；
(3)向步骤(2)制得的混合液B中加入三乙胺，在温度为30～50℃条件下反应10～30mins,反应结束后加入水并快速搅拌混合均匀，在温度为20～40℃条件下搅拌20～30mins制得混合液C；
(4)向步骤(3)制得的混合液C中加入偶联剂甲基丙烯酸-羟乙酯，在温度为60～90℃条件下反应1～3h，之后加入偶氮二异丁腈(AIBN)、水性引发剂过硫酸钾(KPS)并控制温度为70～100℃条件下反应1～3h，制得所述水性聚氨酯-丙烯酸；
水性聚氨酯-丙烯酸水性漆的制备
将制得的水性聚氨酯-丙烯酸60～70％、成膜助剂1.0％～10％、流平剂0.7％～1.0％、润湿剂0.3％～0.8％、纳米二氧化钛3.0％～10％、抗回黏助剂0.6％～0.9％、增稠剂0.1％～0.5％调节成膜状态即得成品水性漆。
2.根据权利要求1所述的水性聚氨酯-丙烯酸水性漆的制备方法，其特征在于：所述成膜助剂包括二丙二醇甲醚和二丙二醇丁醚中的任意一种或两种以上的组合。
3.根据权利要求1所述的水性聚氨酯-丙烯酸水性漆的制备方法，其特征在于：所述流平剂包括硅酮流平剂。
4.根据权利要求1所述的水性聚氨酯-丙烯酸水性漆的制备方法，其特征在于：所述润湿剂包括磷脂。
5.根据权利要求1所述的水性聚氨酯-丙烯酸水性漆的制备方法，其特征在于：所述纳米二氧化钛的颗粒直径为200～500nm。
6.根据权利要求1所述的水性聚氨酯-丙烯酸水性漆的制备方法，其特征在于：所述增稠剂为丙烯酸增稠剂。
7.根据权利要求1所述的水性聚氨酯-丙烯酸水性漆的制备方法，其特征在于：所述抗回黏助剂包括聚二甲基硅氧烷分散体。
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