CN115710356A - 一种聚异氰酸酯三聚体改性丙烯酸树脂及其水分散体 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚异氰酸酯三聚体改性丙烯酸树脂及其水分散体，用HDI三聚体与羟基丙烯酸单体，聚碳酸酯二醇，异辛醇等反应制成含双键的不饱和聚异氰酸酯予聚体。然后再与丙烯酸及其酯类单体、引发剂、助溶剂反应生成大分子量树脂。用有机胺中和，加入去离子水，乳化成固含32‑35%的水性分散体。本发明制备的聚异氰酸酯三聚体改性丙烯酸树脂及其分散体可以制成水性涂料。广泛用于金属表面的涂装，由于在水性丙烯酸分散体结构上增加了大分子量的聚异氰酸酯氨酯键，大大提高了涂料对金属表面的附着力，耐水性和赋于优异的耐候性能。使其具有较高综合性能的环保型高分子材料。
Description
技术领域
本发明涉及改性丙烯酸树脂制备技术领域，具体涉及一种聚异氰酸酯三聚体改性丙烯酸树脂及其水分散体。
背景技术
聚异氰酸酯三聚体是一种广泛用于汽车金属涂装行业双组份丙烯酸聚氨酯漆的固化剂。具有优异的耐候、保光性能。在单组份水性丙烯酸树脂及其分散体中用化学法引入聚异氰酸酯三聚体。可大大提高单组份丙烯酸树脂及其水分散体的成膜性。提高对金属底材的附着力、柔韧性、赋予涂膜较好的耐化学药品和耐老化性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚异氰酸酯三聚体改性丙烯酸树脂及其水分散体，解决了现阶段异氰酸酯改性丙烯酸树脂的水分散体对金属材料附着力低，且耐化学药品和耐老化效果差的问题。
一种聚异氰酸酯三聚体改性丙烯酸树脂的水分散体，由如下步骤制成：
步骤S1：称取如下重量份原料：聚异氰酸酯三聚体20-25份、甲基羟乙酯3-4份、阻聚剂0.05份、聚酯扩链剂15-20份、链终止剂4-7份、有机锡催化剂0.05-0.1份和正丁醇30-35份，混合反应，制得不饱和聚异氰酸酯予聚体；
步骤S2：称取如下重量份原料：不饱和聚异氰酸酯予聚体15-25份、丙烯酸3-4份，丙烯酸类单体35-45份，引发剂2-3份和助溶剂30-40份，混合反应，制得聚异氰酸酯三聚体改性丙烯酸树脂；
步骤S3：向聚异氰酸酯三聚体改性丙烯酸树脂中加入中和剂2-3份和去离子水40-50份，混合均匀，制得聚异氰酸酯三聚体改性丙烯酸树脂的水分散体。
进一步，所述的聚异氰酸酯三聚体为HDI三聚体，异氰酸酯基的含量为19-23%。
进一步，所述的聚酯扩链剂为甲基丙二醇、聚碳酸酯二醇和聚己内酯中的一种，酯醇分子量为：1000-2000。
进一步，所述的链终止剂为异辛醇和正丁醇中的一种。
进一步，所述的丙烯酸类单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯 、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异冰片酯、苯乙烯和甲基苯乙烯的多种任意比例混合。
进一步，所述的引发剂为1,1-二叔丁基过氧化环己烷和过氧化苯甲酸叔丁酯中的一种或两种任意比例混合。
进一步，所述的助溶剂为乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、二丙二醇丁醚、正丁醇、异丙醇中的一种或多种任意比例混合。
进一步，所述的中和剂为N，N二甲基乙醇胺、三乙胺和AMP-95的一种或几种任意比例混合。
本发明的有益效果：将聚异氰酸酯三聚体大分子用化学法引入到水性丙烯酸树脂分散体中使水性丙烯酸树脂分散体成膜后具有更好的机械强度、附着力。耐化学药品性和更好的耐候性能。分散体中的水溶性集团用自由基聚合的方式引入到聚异氰酸酯三聚体大分子链中。其化学链在水中稳定性好，不易水解，分散体更稳定。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种聚异氰酸酯三聚体改性丙烯酸树脂的水分散体，由如下步骤制成：
步骤S1：将HDI三聚体45g、甲基丙烯酸羟乙酯6.5g和对苯二酚0.05g加入四口瓶，通入氮气保护，在转速为200r/min，温度为50℃的条件下，搅拌反应1h，加入甲基丙二醇2g和异辛醇13g，升温至55℃，保温1h，加入正丁醇4g，升温至60℃，保温1h，加入有机锡催化剂0.1g，升温至70℃，保温1h，升温至80℃，保温3h，加入正丁醇29g，降温至60℃，保温1h，制得不饱和聚异氰酸酯予聚体；
步骤S2：将不饱和聚异氰酸酯予聚体17g、乙二醇丁醚10g和正丁醇16g加入四口瓶，在转速为300r/min，温度为130℃的条件下，搅拌均匀，将甲基苯乙烯5g、苯乙烯16g、甲基丙烯酸甲酯10g、甲基丙烯酸丁酯15g、甲基丙烯酸冰片酯3.5g、丙烯酸3.5g和过氧化苯甲酸叔丁酯2.2g混合均匀，等体积分两份后，分别滴入四口瓶中，3h滴加完，继续反应3h，降温至100℃，加入异丙醇5g，制得聚异氰酸酯三聚体改性丙烯酸树脂；
步骤S3：将聚异氰酸酯三聚体改性丙烯酸树脂53.3g、二甲基乙醇胺2g、去离子水44.7g在强力搅拌下进行乳化，制成聚异氰酸酯三聚体改性丙烯酸树脂的水分散体。
步骤S1所述的HDI三聚体中异氰酸酯基的含量为19%，所述的所述的聚酯扩链剂为甲基丙二醇，不饱和聚异氰酸酯予聚体固含量为NV%：70，粘度：1500mpa.s/25℃。
步骤S2所述的聚异氰酸酯三聚体改性丙烯酸树脂固含量为NV%：60，AV：25.8mgKOH/g，粘度：15000mpa.s/25℃。
步骤S3所述的聚异氰酸酯三聚体改性丙烯酸树脂的水分散体固含量为NV%:32，VOC%:18，PH值:7.5。
实施例2
一种聚异氰酸酯三聚体改性丙烯酸树脂的水分散体，由如下步骤制成：
步骤S1：将HDI三聚体34g和甲基丙烯酸羟乙酯5g加入四口瓶，通入氮气保护，在转速为200r/min，温度为50℃的条件下，搅拌反应1h，加入CAPA2100聚己内酯9g和异辛醇10g，升温至55℃，保温1h，加入正丁醇3g，升温至60℃，保温1h，加入有机锡催化剂0.1g，升温至70℃，保温1h，升温至80℃，保温3h，加入正丁醇29g，降温至60℃，保温1h，制得不饱和聚异氰酸酯予聚体；
步骤S2：将不饱和聚异氰酸酯予聚体26g、乙二醇丁醚10g和正丁醇13g加入四口瓶，在转速为300r/min，温度为135℃的条件下，搅拌均匀，将甲基苯乙烯5g、苯乙烯12g、甲基丙烯酸甲酯10g、甲基丙烯酸丁酯11.5g、丙烯酸3.5g和1，1′-二（叔丁基过氧化）环己烷2g混合均匀，等体积分两份后，分别滴入四口瓶中，3h滴加完，继续反应3h，降温至100℃，加入异丙醇5g，制得聚异氰酸酯三聚体改性丙烯酸树脂；
步骤S3：将聚异氰酸酯三聚体改性丙烯酸树脂58.3g、二甲基乙醇胺2.3g、去离子水39.4g在强力搅拌下进行乳化，制成聚异氰酸酯三聚体改性丙烯酸树脂的水分散体。
步骤S1所述的HDI三聚体中异氰酸酯基的含量为21%，所述的所述的聚酯扩链剂为聚己内酯，分子量为：1000，不饱和聚异氰酸酯予聚体固含量为NV%：70，粘度：300mpa.s/25℃。
步骤S2所述的聚异氰酸酯三聚体改性丙烯酸树脂NV%：60，AV：26mgKOH/g，粘度：12000mpa.s/25℃。
步骤S3所述的聚异氰酸酯三聚体改性丙烯酸树脂的水分散体固含量为NV%:35%，VOC%:23，PH值:7.8。
实施例3
一种聚异氰酸酯三聚体改性丙烯酸树脂的水分散体，由如下步骤制成：
步骤S1：将HDI三聚体33g和甲基丙烯酸羟乙酯4.5g加入四口瓶，通入氮气保护，在转速为200r/min，温度为55℃的条件下，搅拌反应1h，加入MNF2222聚碳酸酯二醇18g和异辛醇11.5g，升温至60℃，保温1h，加入正丁醇2.6g，升温至65℃，保温1h，加入有机锡催化剂0.1g，升温至70℃，保温1h，升温至80℃，保温3h，加入正丁醇29.5g，降温至60℃，保温1h，制得不饱和聚异氰酸酯予聚体；
步骤S2：将不饱和聚异氰酸酯予聚体17g、乙二醇丁醚10g和正丁醇15.5g加入四口瓶，在转速为300r/min，温度为135℃的条件下，搅拌均匀，将甲基苯乙烯5g、苯乙烯16g、甲基丙烯酸甲酯10g、甲基丙烯酸丁酯13.5g、丙烯酸3.5g和1，1′-二（叔丁基过氧化）环己烷2.2g混合均匀，等体积分两份后，分别滴入四口瓶中，4h滴加完，继续反应4h，降温至100℃，加入异丙醇5g，制得聚异氰酸酯三聚体改性丙烯酸树脂；
步骤S3：将聚异氰酸酯三聚体改性丙烯酸树脂53.3g、二甲基乙醇胺2.1g、去离子水44.6g在强力搅拌下进行乳化，制成聚异氰酸酯三聚体改性丙烯酸树脂的水分散体。
步骤S1所述的HDI三聚体中异氰酸酯基的含量为23%，所述的所述的聚酯扩链剂为聚碳酸酯二醇，分子量为：2000，不饱和聚异氰酸酯予聚体固含量为NV%：70，粘度：1000mpa.s/25℃。
步骤S2所述的聚异氰酸酯三聚体改性丙烯酸树脂固含量为NV%：60，AV：26mgKOH/g，粘度：14000mpa.s/25℃。
步骤S3所述的聚异氰酸酯三聚体改性丙烯酸树脂的水分散体固含量为NV%:32，VOC%:21，PH值:8。
将实施例1-3制得的聚异氰酸酯三聚体改性丙烯酸树脂的水分散体100份，分别加入5份的STW703B 水性环氧固化剂，用去离子水调整到涂-4#杯粘度25-30s，喷涂到马口铁板上150℃，烘烤5min，得到漆膜厚度20μm，并进行检测检测结果如下表所示；
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种聚异氰酸酯三聚体改性丙烯酸树脂，其特征在于：由如下步骤制成：
步骤S1：称取如下重量份原料：聚异氰酸酯三聚体20-25份、含羟基丙烯酸单体3-4份、阻聚剂0.05份、聚酯扩链剂15-20份、链终止剂4-7份、有机锡催化剂0.05-0.1份和正丁醇30-35份，混合反应，制得不饱和聚异氰酸酯予聚体；
步骤S2：称取如下重量份原料：不饱和聚异氰酸酯予聚体15-25份、丙烯酸3-4份，丙烯酸类单体35-45份，引发剂2-3份和助溶剂30-40份，混合反应，制得聚异氰酸酯三聚体改性丙烯酸树脂。
2.根据权利要求1所述的一种聚异氰酸酯三聚体改性丙烯酸树脂，其特征在于：所述的含羟基丙烯酸单体为甲基丙烯酸羟乙酯和丙烯酸羟乙酯中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种聚异氰酸酯三聚体改性丙烯酸树脂，其特征在于：所述的聚酯扩链剂为甲基丙二醇、聚碳酸酯二醇和聚己内酯中的一种，酯醇分子量为：1000-2000。
4.根据权利要求1所述的一种聚异氰酸酯三聚体改性丙烯酸树脂，其特征在于：所述的链终止剂为异辛醇和正丁醇任意比例混合。
5.根据权利要求1所述的一种聚异氰酸酯三聚体改性丙烯酸树脂，其特征在于：所述的丙烯酸类单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯 、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异冰片酯、苯乙烯和甲基苯乙烯中的多种任意比例混合。
6.根据权利要求1所述的一种聚异氰酸酯三聚体改性丙烯酸树脂，其特征在于：所述的引发剂为1,1-二叔丁基过氧化环己烷和过氧化苯甲酸叔丁酯中的一种或两种任意比例混合。
7.根据权利要求1所述的一种聚异氰酸酯三聚体改性丙烯酸树脂，其特征在于：所述的助溶剂为乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、二丙二醇丁醚、正丁醇、异丙醇中的一种或多种任意比例混合。
8.一种聚异氰酸酯三聚体改性丙烯酸树脂的水分散体，其特征在于：向权利要求1-8任意一项所述的聚异氰酸酯三聚体改性丙烯酸树脂中加入中和剂2-3份和去离子水40-50份，混合均匀制得聚异氰酸酯三聚体改性丙烯酸树脂的水分散体。
9.根据权利要求8所述的一种聚异氰酸酯三聚体改性丙烯酸树脂的水分散体，其特征在于：所述的中和剂为N，N二甲基乙醇胺、三乙胺和AMP-95的一种或几种任意比例混合。
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