[发明专利]一种互穿网络结构的水性聚氨酯乳液及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种互穿网络结构的水性聚氨酯乳液，其特征在于，所述互穿网络结构的水性聚氨酯乳液的原料包括：聚碳酸亚丙酯二元醇、二异氰酸酯、亲水功能单体、催化剂、扩链剂、反应性单体、中和剂、引发剂和去离子水；

所述反应性单体选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯和环氧改性丙烯酸酯中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的互穿网络结构的水性聚氨酯乳液，其特征在于，以质量份计，所述原料包括：聚碳酸亚丙酯二元醇60份、二异氰酸酯30～150份、亲水功能单体2～10份、催化剂0.12～0.36份、扩链剂2～10份、反应性单体10～50份、中和剂2～10份、引发剂0.2～0.8份和去离子水100～400份。

3.根据权利要求1所述的互穿网络结构的水性聚氨酯乳液，其特征在于，所述聚碳酸亚丙酯二元醇的分子量为1000～3000；

所述聚碳酸亚丙酯二元醇的羟基官能度为2～3；

所述聚碳酸亚丙酯二元醇分子内碳酸酯基团的摩尔分率为0.3～0.4。

4.根据权利要求1所述的互穿网络结构的水性聚氨酯乳液，其特征在于，所述二异氰酸酯选自异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和氢化二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种；

所述亲水功能单体选自二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、均苯四酸二酐、1,2-丙二醇-3-磺酸钠、1,4-丁二醇-2-磺酸钠和2-[(2-氨基乙基)氨基]乙磺酸钠盐中的一种或多种；

所述催化剂选自辛酸亚锡、二月桂酸二正丁基锡和醋酸锡中的一种或多种；

所述扩链剂选自乙二醇、1,4-丁二醇、一缩二乙二醇、1,6-己二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷、乙二胺、1,6-己二胺、乙醇胺和二乙醇胺中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的互穿网络结构的水性聚氨酯乳液，其特征在于，所述中和剂选自三乙胺、三丙胺、三丁胺、氢氧化钠和氨水中的一种或多种；

所述引发剂选自偶氮二异丁氰、偶氮二异庚氰、过硫酸铵和过硫酸钾中的一种或多种。

6.一种互穿网络结构的水性聚氨酯乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)将聚碳酸亚丙酯二元醇、二异氰酸酯和亲水功能单体在催化剂的作用下，进行第一反应，得到中间体；

b)在所述中间体中加入扩链剂，进行第二反应，得到聚氨酯预聚体；

c)在所述聚氨酯预聚体中加入反应性单体，再加入中和剂进行中和反应后，加入去离子水乳化，再加入扩链剂进行扩链反应，得到水性聚氨酯乳液；

d)在所述水性聚氨酯乳液中加入引发剂进行第三反应，再加入反应性单体进行第四反应，得到互穿网络结构的水性聚氨酯乳液；

其中，所述反应性单体选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯和环氧改性丙烯酸酯中的一种或多种。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤a)所述第一反应的温度为70℃～90℃，所述第一反应的时间为2h～6h；

步骤b)所述第二反应的温度为70℃～80℃，所述第二反应的时间为1h～2h。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤c)所述中和反应的温度为10℃～40℃，所述中和反应的时间为5min～30min；

所述乳化的温度为10℃～25℃，所述乳化的时间为10min～60min；

所述扩链反应的温度为10℃～25℃，所述扩链反应的时间为10min～60min。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤d)所述第三反应的温度为60℃～70℃，所述第三反应的时间为1h～2h；

所述第四反应的温度为60℃～80℃，所述第四反应的时间为4h～6h。

10.权利要求1～5任意一项所述互穿网络结构的水性聚氨酯乳液和/或权利要求6至9任意一项所述制备方法制得的互穿网络结构的水性聚氨酯乳液作为涂料的应用。