一种水性聚氨酯防眩光涂层材料及其制备方法技术

技术编号:14603321 阅读:419 留言:0更新日期:2017-02-09 10:12
本发明专利技术公开了一种水性聚氨酯防眩光涂层材料及其制备方法。该制备方法主要包括两个阶段:第一个阶段是以聚四氢呋喃醚二醇、二羟甲基烷酸为原料,加入有机金属催化剂和二异氰酸酯反应,然后加入叔胺类中和剂,生成异氰酸酯基封端的水性聚氨酯预聚体;第二阶段是分两步扩链乳化,预聚体在高速剪切作用下在含有磺酸盐型扩链剂的水溶液中乳化的同时发生扩链反应,使预聚体能在水中被均匀的乳化;再滴加肼类后扩链剂得到水性聚氨酯防眩光乳液;本发明专利技术制备的聚氨酯防眩光乳液涂膜兼具低光泽度与高透光率的特点,可适用于建筑照明、道路交通、显示器屏幕和纺织皮革等涂饰领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种聚氨酯防眩光乳液,具体涉及一种水性聚氨酯防眩光涂层材料及其制备方法
技术介绍
由眩光产生的问题已经为人们的日常生活带来了严重的影响,而我国对于像眩光问题的治理尚没有出台明确的法规和控制标准,因此为了保护人们的视觉健康和提高生活质量,必须采取一系列的措施来防治眩光。在光的传播过程中对眩光进行控制是目前防治眩光的主要方法,例如在生活中我们常常在手机或电脑屏幕上贴一层清砂薄膜来防眩光,清砂薄膜是一种雾面膜,能把光线的镜面反射变成漫反射,能有效减弱过亮的光线反射进入人眼,从而起到防眩光的作用。或者在灯罩上涂上一层防眩光涂料,也能有效地改变光路,减弱光线的相互干扰,此时的涂层相当于偏振片的作用,能减少眩光的形成。基于上述的眩光对我们产生的危害以及防治眩光的方法,现在急需一种方便快捷的方法制备环保安全的防眩光涂料,涂饰到透明材料表面后,既能增大透明材料表面的漫反射,又不会牺牲掉透明材料原本的透光率。该涂料可应用于电子显示器屏幕、灯罩、镜面、玻璃幕墙等,以起到防眩光的作用。水性聚氨酯(WPU)涂料具有工业应用简单方便、无污染和气味小等特点,同时还具有耐折牢、耐擦牢、抗粘连性、粘结力强等特性。丁雪佳等在中国专利(CN104177951A)中采用DL-1000和DL-400两种分子量不同的聚醚多元醇,二苯基甲烷二异氰酸酯,二羟甲基丙酸作为原料合成水性聚氨酯;再采用微乳液聚合制备了聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯酸正丁酯(PBA)/PS、PBA/PMMA、二氧化硅(SiO2)/PS五种纳米微球,以水性聚氨酯为成膜体系,纳米微球为防眩光颗粒,制备了防眩光用水性聚氨酯涂层,然而该制备工艺过于复杂,产业化有待提高。目前国内外对WPU成膜树脂本体产生防眩光效果的研究较少,因此研发兼具高透光性和良好漫射性能的新型WPU成膜树脂防眩光涂料具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足,提供一种水性聚氨酯防眩光涂层材料的制备方法。本专利技术的另一个目的是提供含上述水性聚氨酯防眩光乳液,不含外加防眩光助剂、生产过程中不使用有机溶剂的涂饰剂制备方法。为了实现上述目的,本专利技术采用的技术方案是:一种水性聚氨酯防眩光涂层材料的制备方法,其包括以下步骤:a)将经过脱水处理的聚四氢呋喃醚二醇、二羟甲基烷酸在室温下置于反应釜中,滴入有机金属催化剂,搅拌均匀后,加入二异氰酸酯,控制NCO与OH基团的摩尔比R值为1.5~2.3:1,进行预聚反应:先逐渐升温至55℃~65℃,反应1.0h~1.5h;然后继续升温至75℃~85℃,反应2.0h~2.5h后;最后降温至40℃~50℃;所述有机金属催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、异辛酸铋、乙酰丙酮铁、乙酰丙酮铜或乙酰丙酮锆;b)向步骤a)所得产物中加入叔胺类中和剂,中和成盐10mim~15mim后,冷却至室温,即得水性聚氨酯预聚物;c)将步骤b)产物倒入磺酸盐型扩链剂水溶液中,高速搅拌乳化、扩链15mim~20mim,搅拌速率1800rpm~5000rpm。d)在600rpm~1000rpm的搅拌速率下,向步骤c)分散体中滴加肼类扩链剂,继续扩链10mim~15mim,使剩余的二异氰酸酯反应完全,最终得到水性聚氨酯防眩光乳液。为进一步实现本专利技术目的,优选地,以质量百分比计,原料的用量为:聚四氢呋喃醚二醇占55%~71%、二羟甲基烷酸占2.0%~3.6%、有机金属催化剂占0.02%~0.10%、二异氰酸酯占24%~40%,中和剂占0.6%~3.5%;磺酸盐型扩链剂占1.5%~12%,肼类扩链剂占1%~5%;去离子水的加入量使得乳液固含量为20%~50%。优选地,步骤a)中,所述二羟甲基烷酸为2,2-二羟甲基丙酸和/或2,2-二羟甲基丁酸;优选地,所述聚四氢呋喃醚二醇为分子量600g/mol~3000g/mol。优选地,步骤a)所述二异氰酸酯为1,6-己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷-4,4’-二异氰酸酯、四甲基苯二甲基二异氰酸酯、2,2,4‐三甲基己二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯或甲基环己烷二异氰酸酯。优选地,步骤b)所述叔胺类中和剂为三乙胺、三丙胺、三乙醇胺、二乙烯三胺、甲胺、氨水中的一种或多种。优选地,步骤c)所述的磺酸盐型扩链剂为乙二胺基乙基磺酸钠、乙二胺基丙基磺酸钠、2,4-二氨基苯磺酸钠、3,5-二氨基苯磺酸钠、N-(2-氨基乙基)-2-氨基丁烷磺酸钠、1,4-丁二醇-2-磺酸钠、1,2-二羟基-3-丙磺酸钠和N,N-二(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸钠中的一种或多种;所述磺酸盐型扩链剂使用前先用定量去离子水稀释到质量浓度为0.5%~10%。优选地,步骤d)所述肼类扩链剂为水合肼、碳酰肼、二甲基肼、乙二酸二酰肼和己二酸二酰肼中的一种或多种。一种水性聚氨酯防眩光涂层材料,由上述制备方法制得;所得水性聚氨酯乳液的乳胶粒子平均粒径为200nm~800nm,优选所述水性聚氨酯乳液的乳胶粒子平均粒径为250nm~400nm。相对于现有技术,本专利技术具有如下优点:1)本专利技术通过两种方式来达到水性聚氨酯涂层的防眩光目的:一种是化学反应方法:控制预聚体分子量,乳化时引入亲水性更强的基团保持亲水性,加入后扩链剂,在乳胶粒内部形成一定结构的颗粒,在干燥过程中浮于漆膜表面造成表面的微观粗糙。另一种是通过合成反应工艺控制,使水性聚氨酯乳液的粒径大小分布在200nm~800nm范围,所制得的乳液可获得高透明和低光泽的聚合物涂层。通过这两种方法的结合,改变了传统的使用二氧化硅及聚苯乙烯微球等外加防眩光助剂的防眩光方法而使涂层脆性增大、耐抛光性降低、抗蚀性下降以及难以达到透明涂层的高质量低光泽效果。2)本专利技术采用含有羧基和磺酸基复合水性单体体系,分别在预聚体合成工艺的聚合阶段和扩链阶段加入,从而使离子基团在大分子中的分布更均匀,有利于预聚体的分散及贮存稳定性的增大。3)本专利技术选择水性聚氨酯乳液的粒径分布(200nm~800nm)有利于获得高透明和低光泽的聚合物涂层。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的WPU涂膜放大10万倍的表观形貌FESEM照片。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的描述,需要说明的是,实施例并不构成对本专利技术要求保护范围的限定。实施例中所涉及的测试方法说明如下:1)NCO基团含量:用二正丁胺(已标定)滴定法测定预聚体中NCO基团的含量。2)固含量:依照GB/T1725-1979涂料固体含量测定法测定。3)乳液粒径:粒径用美国BeckmanCoulter公司N5型纳米粒度测定仪测量乳胶粒子粒径,设定测量角度为90°,测量温度为(25±05)℃。4)乳液黏度:采用NDJ-5黏度测定仪,测试温度为(25±05)℃。5)储存稳定性:取乳液置于离心分离机中,在3000rpm/min下离心分离15分钟,若无沉淀产生则说明储存稳定性在6个月以上。6)涂膜制备方法:依照GB/T1727-1992漆膜一般制备法,将制备的低光泽水性聚氨酯树脂用滚涂的方法涂布于洁净的玻璃板,膜厚度为(35±5)μm,然后在110℃的烘箱中烘烤1min,完全干燥后,冷至室温备用。7)涂膜透光率:涂膜用美国Agilent公司Cary60型紫外可见分光光度计进本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种水性聚氨酯防眩光涂层材料的制备方法,其特征在于包括以下步骤:a)将经过脱水处理的聚四氢呋喃醚二醇、二羟甲基烷酸在室温下置于反应釜中,滴入有机金属催化剂,搅拌均匀后,加入二异氰酸酯,控制NCO与OH基团的摩尔比R值为1.5~2.3:1,进行预聚反应:先逐渐升温至55℃~65℃,反应1.0h~1.5h;然后继续升温至75℃~85℃,反应2.0h~2.5h后;最后降温至40℃~50℃;所述有机金属催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、异辛酸铋、乙酰丙酮铁、乙酰丙酮铜或乙酰丙酮锆;b)向步骤a)所得产物中加入叔胺类中和剂,中和成盐10mim~15mim后,冷却至室温,即得水性聚氨酯预聚物;c)将步骤b)产物倒入磺酸盐型扩链剂水溶液中,高速搅拌乳化、扩链15mim~20mim,搅拌速率1800rpm~5000rpm。d)在600rpm~1000rpm的搅拌速率下,向步骤c)分散体中滴加肼类扩链剂,继续扩链10mim~15mim,使剩余的二异氰酸酯反应完全,最终得到水性聚氨酯防眩光乳液。

【技术特征摘要】
1.一种水性聚氨酯防眩光涂层材料的制备方法,其特征在于包括以下步骤:a)将经过脱水处理的聚四氢呋喃醚二醇、二羟甲基烷酸在室温下置于反应釜中,滴入有机金属催化剂,搅拌均匀后,加入二异氰酸酯,控制NCO与OH基团的摩尔比R值为1.5~2.3:1,进行预聚反应:先逐渐升温至55℃~65℃,反应1.0h~1.5h;然后继续升温至75℃~85℃,反应2.0h~2.5h后;最后降温至40℃~50℃;所述有机金属催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、异辛酸铋、乙酰丙酮铁、乙酰丙酮铜或乙酰丙酮锆;b)向步骤a)所得产物中加入叔胺类中和剂,中和成盐10mim~15mim后,冷却至室温,即得水性聚氨酯预聚物;c)将步骤b)产物倒入磺酸盐型扩链剂水溶液中,高速搅拌乳化、扩链15mim~20mim,搅拌速率1800rpm~5000rpm。d)在600rpm~1000rpm的搅拌速率下,向步骤c)分散体中滴加肼类扩链剂,继续扩链10mim~15mim,使剩余的二异氰酸酯反应完全,最终得到水性聚氨酯防眩光乳液。2.根据权利要求1所述的一种水性聚氨酯防眩光涂层材料的制备方法,其特征在于,以质量百分比计,原料的用量为:聚四氢呋喃醚二醇占55%~71%、二羟甲基烷酸占2.0%~3.6%、有机金属催化剂占0.02%~0.10%、二异氰酸酯占24%~40%,中和剂占0.6%~3.5%;磺酸盐型扩链剂占1.5%~12%,肼类扩链剂占1%~5%;去离子水的加入量使得乳液固含量为20%~50%。3.根据权利要求1所述的一种水性聚氨酯防眩光涂层材料的制备方法,其特征在于,步骤a)中,所述二羟甲基烷酸为2,2-二羟甲基丙酸和/或2,2-二羟甲基丁酸。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员:彭晓宏朱嘉琦
申请(专利权)人:华南理工大学
类型:发明
国别省市:广东;44

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