[发明专利]一种无VOC壳聚糖改性的水性有机硅聚氨酯-聚丙烯酸酯纳米杂化涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米杂化涂料及其制备方法，特别涉及一种无VOC壳聚糖改性的水性有机硅聚氨酯-聚丙烯酸酯纳米杂化涂料及其制备方法。

背景技术

聚氨酯主要由多元醇与多异氰酸酯逐步聚合的方式形成的共聚物，其分子链通常由软段和硬段交替构成，软段一般多由多元醇(聚醚、聚酯等)构成，而异氰酸酯和小分子扩链剂(二胺或二醇)则构成硬段。聚氨酯满足可以通过调节聚氨酯分子链上软段和硬段的结构、长度和分布，同时也可以调节软段和硬段相对比例、改变分子量大小和交联程度等方式来提高其性能。

聚氨酯(PU)具有良好的物理机械性能，且具有耐低温、粘接强度大、耐溶剂等优点，在涂料工业、胶粘剂等领域中得到了广泛的应用。但其耐水性不如丙烯酸树脂(PA)。另一方面，丙烯酸树脂具有耐老化、耐光不变黄等优点，但它存在高温易发粘，低温发脆等缺点，两者的特性具有一定的互补性。因此，将两者通过物理或化学的方法进行复合，可以发挥两者的优点克服其缺点，使涂膜的性能得到明显改善。目前已报道过多种制备PU/PA复合乳液的方法，如:(1)共混交联法；(2)核-壳乳液聚合法；(3)互穿聚合物网络法等，但其乳胶膜的外观、耐水性、防沾污性，尤其是硬度仍有待提高。提高乳胶膜中高分子链间的交联度是提高其硬度、耐水性的有效途径之一。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种无VOC壳聚糖改性的水性有机硅聚氨酯-聚丙烯酸酯纳米杂化涂料及其制备方法，改善了涂膜的硬度、强度、耐水性等性能。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种无VOC壳聚糖改性的水性有机硅聚氨酯-聚丙烯酸酯纳米杂化涂料，按质量份数计，包括壳聚糖改性的水性有机硅聚氨酯-聚丙烯酸酯微乳液75～150份，润湿剂0.2～1份，流平剂0.1～1份，增稠剂0.5～3份，消泡剂0.1～0.5份和打磨剂1～2份；

所述壳聚糖改性的水性有机硅聚氨酯-聚丙烯酸酯微乳液通过以下方法制得：

a.首先，按质量份数计，向干燥反应器中加入30～35份惰性乙烯基单体、15～25份聚合物多元醇、0.5～3.5份水溶性壳聚糖、20～25份二异氰酸酯化合物、5～10份阴离子混合亲水扩链剂和0～0.35份催化剂，反应温度为70～85℃，反应时间为2～4小时；

b.然后，加入5～7份含羟基或氨基的亲水性乙烯基单体进行封端，再加入5～6份含烷氧基的有机硅偶联剂，反应0.5～1小时，再将温度冷却至30～50℃，再加入5.7～6.3份的碱类成盐剂，中和反应20～30分钟，再加入75～260份水，搅拌分散10～20分钟，再升温至70～85℃；

c.最后，在温度为70～85℃的条件下，将引发剂水溶液在0.5～1小时内均匀滴入到反应器中，滴加完毕后，继续保温反应2～3小时，制得壳聚糖改性的水性有机硅聚氨酯-聚丙烯酸酯微乳液；其中，引发剂水溶液中引发剂的质量份数为1.4～2.1份。

一种无VOC壳聚糖改性的水性有机硅聚氨酯-聚丙烯酸酯纳米杂化涂料的制备方法，包括以下步骤：

a.首先，按质量份数计，向干燥反应器中加入30～35份惰性乙烯基单体、15～25份聚合物多元醇、0.5～3.5份水溶性壳聚糖、20～25份二异氰酸酯化合物、5～10份阴离子混合亲水扩链剂和0～0.35份催化剂，反应温度为70～85℃，反应时间为2～4小时；

b.其次，加入5～7份含羟基或氨基的亲水性乙烯基单体进行封端，再加入5～6份烷氧基的有机硅偶联剂，反应0.5～1小时后将温度冷却至30～50℃，再加入5.7～6.3份的碱类成盐剂，中和反应20～30分钟，再加入75～260份水，搅拌分散10～20分钟，再升温至70～85℃；

c.然后，在温度为70～85℃的条件下，将引发剂水溶液在0.5～1小时内均匀滴入到反应器中，滴加完毕后，继续保温反应2～3小时，制得壳聚糖改性的水性有机硅聚氨酯-聚丙烯酸酯微乳液；其中，引发剂水溶液是将1.4～2.1份引发剂溶于35～45份水中制得；

d.最后，将壳聚糖改性的水性有机硅聚氨酯-聚丙烯酸酯微乳液85份，润湿剂0.3份，流平剂0.2份，增稠剂0.6份，消泡剂0.2份，打磨剂1.2份混合搅拌，分散到细度小于3微米，得到无VOC壳聚糖改性的水性有机硅聚氨酯-聚丙烯酸酯纳米杂化涂料。