[发明专利]有机硅改性的水性聚氨酯-丙烯酸酯复合涂层剂及其制备方法

说明书

 

技术领域

本发明属化工技术领域，具体涉及一种有机硅改性的水性聚氨酯-丙烯酸酯复合涂层剂及其制备方法。

背景技术

有机硅树脂虽具有优异的耐候性和低的表面能，但其涂层力学强度低，附着力差；聚丙烯酸酯树脂有优异的耐光性、耐酸碱盐腐蚀性及极好的柔韧性，但其涂层对温度极为敏感，耐候性差，耐水、耐溶剂性差；聚氨酯树脂具有优良的耐低温、耐化学溶剂、耐磨性，而且附着力强，但其施工要求高。为了克服这些缺点，往往采用多种聚合物复合改性来改善其性能，采用有机硅改性的丙烯酸酯树脂而制得的聚氨酯/丙烯酸酯/有机硅树脂结合了聚丙烯酸酯、聚氨酯和有机硅树脂的优点，耐热性、耐候性优异、耐腐蚀性好，且其成本较低，因而较大程度地拓宽了其在车辆、工程机械、冶金、工业设施、飞机、军用设施等多个领域中的应用。

李海燕等（有机硅丙烯酸酯改性聚氨酯共聚乳液的研究，《化工进展》，2003, 22(11): 1196-1199）采用丙烯酸酯树脂、有机硅对水性聚氨酯进行改性，合成出一种有机硅-丙烯酸酯-聚氨酯预聚物，它综合了丙烯酸酯、聚氨酯、有机硅三种树脂的优点，而且以水作分散介质符合了环保的要求，用在皮革涂饰剂中，克服了“热粘冷脆”的问题，并有效解决了水系聚氨酯不耐湿擦的缺点。王军兰等（聚氨酯、有机硅改性丙烯酸酯乳液的合成及应用，《印染助剂》，2002, 19(5): 39-40）制备了性能优良的水性聚氨酯乳液，然后以此为种子乳液，进一步与丙烯酸酯及有机硅反应制成具有核壳结构的共聚乳液，将其用于织物上做涂层应用实验，各项性能均十分优异，将其用作皮革涂饰剂，手感柔软，并有良好的防水效果。胡剑青等（有机硅改性丙烯酸聚氨酯杂合水分散体的合成研究，《化工进展》，2004, 23(5): 536-540）采用侧链含活性双键的自乳化水性聚氨酯作为反应物，利用分子复合技术，合成了聚氨酯、丙烯酸酯和有机硅互穿网络的水分散体，所获得的水分散体不仅具备聚丙烯酸酯的高光泽、高硬度和优异的颜料粒子亲合性及聚氨酯的良好耐低温性能和优异的机械性能，还具备了有机硅聚合物的耐热性特点，产物兼具三类聚合物的性能优势。文秀芳等（双组分有机硅改性丙烯酸酯聚氨酯木器涂料的研制，《林产化学与工业》，2004, 24(1): 77-81）采用有机硅氧烷单体与羟基丙烯酸酯类单体、（甲基）丙烯酸酯类单体等共聚，制备了水溶性有机硅改性聚丙烯酸酯多元醇树脂，使聚合物既具有有机硅树脂的特性，又具备丙烯酸酯树脂的性能，并与异氰酸酯预聚物配合制备了性能优异的双组分水性木器涂料。但是上述方法仍然存在许多不足，例如由于有机硅与聚丙烯酸酯和聚氨酯等的溶解度参数相差较大，导致有机硅改性丙烯酸酯-聚氨酯体系会产生相分离，以致涂层的透明性下降，容易开裂，附着力、抗冲击强度、抗弯折性等综合力学性能也均受到影响，为此需采用多种方法，增强有机硅与聚氨酯组分的相容性，以提高其力学性能。