[发明专利]一种核壳含氟聚氨酯-丙烯酸酯乳胶制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐沾污水性外墙弹性涂料乳胶的制备领域，具体指一种核壳含氟聚氨酯-丙烯酸酯乳胶制备方法。

背景技术

聚氨酯是一种主链上含有-NH-C00-重复单元的高分子材料，具有优异的耐磨性、弹性、耐化学腐蚀性、室温可固化、软硬可调范围广和优异的机械力学性能而被广泛用于涂料、胶粘剂、纺织助剂等领域。但过去使用的聚氨酯材料多为溶剂型，不但对环境造成污染，对人体健康产生危害，同时也因溶剂损耗而增加了成本。近些年，随着人们环保意识的增强和各项环保法规的逐项推出，以水为分散剂的水性聚氨酯成为低碳环保时代的新宠。然而，聚氨酯水性化不可避免地带来了树脂耐水性差的问题，同时耐候性和保光泽性的不足也限制了水性聚氨酯材料的推广和应用。

在本发明之前，聚丙烯酸酯作为另外一种通用型高分子材料，有着优异的耐水性、耐候性和保光性，并且价格低廉。但因自身“热粘冷脆”的缺点而在许多领域应用时难以达到理想的效果。不难看出，聚氨酯与聚丙烯酸酯具有明显的优势互补性。因此，聚丙烯酸酯与聚氨酯的复合乳胶研究成为国内外研究的一大热点。但在许多场合复合乳胶的耐水性和耐候性方面仍不能满足要求。由于氟碳树脂具有超低表面能、超高耐候性、抗沾污性、自清洁性和优异的耐热性，因此，利用氟代丙烯酸酯改性复合乳胶，可望更有效地提高复合乳胶的耐水性、耐候性、耐热性和耐沾污性。目前，合成共聚型丙烯酸酯-聚氨酯乳液的有效途径是采用先合成双键封端聚氨酯，然后加入丙烯酸酯单体自由基共聚，进而得到丙烯酸酯-聚氨酯复合乳胶。但由于含氟丙烯酸酯疏水疏油的特点，使其独立于油水两相，一般表面活性剂也难以对其形成有效胶束，造成接枝率偏低，因此，如何提高含氟丙烯酸酯单体与丙烯酸酯-聚氨酯复合乳胶的接枝效率是一个关键的技术难题。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述缺陷，提供一种核壳含氟聚氨酯-丙烯酸酯乳胶制备方法。

本发明的技术方案是：

一种核壳含氟聚氨酯-丙烯酸酯乳胶的制备方法，包括以下主要技术步骤：聚氨酯制备：

(1)将聚醚二元醇置于减压蒸馏装置中，于减压蒸馏脱水；

(2)将甲苯二异氰酸酯与步骤(1)所得物一同加入到装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的四口烧瓶中，90℃预聚；

(3)降温至80℃，加定量的2，2-二羟甲基丙酸，三羟甲基丙烷和1，4环己烷二甲醇进行扩链反应，恒温反应；

(4)加入环氧树脂，甲基丙烯酸羟乙酯，保持在70℃封端反应；

(5)冷却至40℃，加入三乙胺中和，整个反应过程根据粘度加入丙酮调节；

(6)加水高速乳化，脱丙酮，得到半透明泛蓝光聚氨酯乳液；

核壳含氟聚氨酯-丙烯酸酯乳胶制备：

(7)将乳化剂、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、功能单体和适量水高速乳化得到稳定的预乳化液；

(8)乳化剂为阴离子乳化剂即烷基酚聚氧乙烯硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的至少一种，与非离子乳化剂即烷基醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚中的至少一种以及反应型乳化剂即1-丙烯氧基-2-羟基丙烷磺酸钠以及烷基酚烯丙基聚醚硫酸盐中的至少一种，乳化剂用量为体系重量的0.5-2.1％；

(9)所述功能单体为丙烯酸、甲基丙烯酸以及丙烯酰胺中的至少2种，用量为体系重量的1.0-2.0％；

(10)取上述聚氨酯乳液，加入碳酸氢钠溶液升温至80℃，然后同步滴加预乳化液和引发剂溶液，控制温度在(80±2℃)，3.5小时滴完预乳化液；

(11)缓慢滴加含氟丙烯酸酯单体和剩余引发剂溶液，控制温度在80±2℃，0.5小时滴完，升温至85℃，继续聚合1小时，冷却至40℃，用氨水调节pH至8-9出料；

(12)含氟丙烯酸酯单体为单体总重量的1-2％。

本发明的优点和效果在于具有核壳结构，壳层富集含氟丙烯酸酯组分，因此乳胶膜具有较大的水接触角；由于含氟丙烯酸酯单体(G04)用量是单体重量的1-2％，PU用量是复合乳胶固体重量的10％，因此该方法得到的含氟聚氨酯-丙烯酸酯乳胶制备成本低；乳化剂不需要采用价格昂贵的含氟表面活性剂，采用乳液聚合常用乳化剂就可以得到聚合速率快、含氟丙烯酸酯单体接枝效率高以及贮存稳定的乳胶。为制备具有优异的耐水、耐候以及耐沾污性能的水性外墙弹性涂料奠定了成膜物质基础。

本发明的其他具体优点和效果将在下面继续说明。

附图说明

图1——本发明含氟聚氨酯-丙烯酸酯乳胶(FPUA)乳胶的TEM示意图。