[发明专利]一种聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化工领域，涉及一种改性水性聚氨酯树脂的制备方法。

背景技术

丙烯酸类聚合物乳液(PA)和聚氨酯分散体(PU)都有自己独特的优点和缺点。丙烯酸聚合物乳胶膜由于聚合物主链的碳-碳键而具有优良的耐候性，硬度，以及耐水和耐碱性，并已被广泛应用于涂料，纸和纺织涂层，水泥外加剂和其它材料中。然而，PA的弹性和耐磨损都比不上PU。后者由于其软链段通常是通过多元醇形成及硬链段通过二异氰酸酯形成，产生相分离后导致硬段聚集到软段区域中，从而具有优异的弹性，耐磨损性，韧性，附着力强和优异的耐低温性，并广泛应用于各种涂料，但其硬度不佳，耐水性和耐碱性也较差。

这两种聚合物系统的物理共混是将两种聚合物的优点结合在一起的最常用的方法。然而，在许多情况下，这种共混物由于两种系统的不相容性而不具有优越的性能，因为不同的聚合物存在于单独的颗粒中。对于这种简单的物理共混，在湿涂层中有明显的聚氨酯和丙烯酸酯区域，这些区域在成膜后将仍旧部分存在于涂层中。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液的制备方法。

本发明所述聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液的制备方法，包括如下步骤：

(1)以聚四氢呋喃醚二元醇(PTHF) 100-150份，二异氰酸酯50-100份，二羟甲基丙酸(DMPA) 6-15份，1,4 -丁二醇1-5份，新戊二醇(NPG) 1-5份，催化剂0.02-0.05份为原料制备预聚体，在温度为75-85℃和隔绝空气条件下反应3-5h，获得聚氨酯预聚体；

(2)然后用三乙胺或二甲基乙醇胺进行中和，至pH为7-9，接着在搅拌下用去离子水500-800份、阴离子和非离子表面活性剂进行分散，获得水性PU分散体；

(3)用50-100份去离子水和阴、非离子表面活性剂将甲基丙烯酸甲酯(MMA)，丙烯酸丁酯(BA)和丙烯酸(AA)进行预乳化，得到预乳化溶液；

(4)采用两步聚合法，先加入部分预乳化溶液和部分引发剂，获得部分复合乳液(PUA)，然后分别滴加剩余的预乳化溶液与引发剂以及碳酸氢钠缓冲溶液，继续反应1-2h，即得聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液(PUA)。

根据本发明实施方式之一，步骤(1)中催化剂包括二丁基二月桂酸锡、辛酸亚锡、三乙胺、N,N-二甲基环己胺中的一种或几种，其用量为所有反应单体总重量的0.02%-0.1%。

根据本发明另一实施方式，步骤(2)和步骤(3)中阴离子表面活性剂包括K12、LAS、AES、SAS中的一种或几种，非离子表面活性剂包括OS-15、OP-10、AEO、APEO中的一种或几种。

优选的，步骤(2)中阴离子表面活性剂占所有单体总重量的2.5%-5%，非离子表面活性剂占所有单体总重量的5%-10%；

步骤(3)中阴、非离子表面活性剂的用量分别均占所有单体总重量的5%-10%。

根据本发明再一实施方式，步骤(4)中先加入的部分丙烯酸酯单体占总预乳化溶液的15%-30%，在68-72℃氮气条件下保温1h，获得部分复合乳液(PUA)。

根据本发明再一实施方式，步骤(4)中滴加剩余的预乳化溶液与引发剂时，反应温度为68-72℃，并在氮气条件下滴加1-3h，保温1-2h。

优选的，步骤(4)中引发剂为过硫酸铵、偶氮二异丁氰或过氧化二苯甲酰中的一种。

步骤(4)中引发剂固体质量占混合单体总质量的0.2-0.8%，碳酸氢钠的浓度为5%-15%。

本发明首先合成水性PU分散体，然后用水性PU分散体作为种子乳液，用乳液聚合法合成聚氨酯/丙烯酸酯复合粒子。这样形成的复合粒子稳定，并且两种聚合物存在于同一个单一的乳胶粒子中，有利于充分发挥两种聚合物的优点，将聚氨酯良好的机械性能和耐磨性与丙烯酸酯的耐水耐候性和成本较低的优点结合在一起。

具体实施方式

实施例1