一种聚氨酯‑丙烯酸酯杂化乳液及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚氨酯‑丙烯酸酯杂化乳液，其包括去离子水、苯乙烯、甲基丙烯酸烷基酯、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸、丙烯酸功能单体、水性聚氨酯、阴离子乳化剂和引发剂，上述组份按质量份数算分别为：去离子水40‑60份、苯乙烯5‑10份、甲基丙烯酸烷基酯3‑5份、丙烯酸烷基酯30‑50份、甲基丙烯酸1‑5份、丙烯酸功能单体0.5‑3份、水性聚氨酯5‑20份、阴离子乳化剂0.5‑3份、引发剂0.1‑0.5份。本发明专利技术的聚氨酯‑丙烯酸酯杂化乳液具有优良的附着力、耐玷污性和防水性。

A polyurethane acrylate hybrid emulsion and preparation method thereof

The invention discloses a polyurethane acrylate hybrid emulsion, which comprises deionized water, styrene, methyl methacrylate, acrylic alkyl ester, methacrylic acid, acrylic monomer, waterborne polyurethane, anionic emulsifier and initiator, the components according to the quality of a number respectively: 40 deionized water and 60 samples of styrene 5 10, alkyl methacrylate 3 5 copies, 50 copies of 30 alkyl acrylate, methacrylic acid 1 5 copies, 0.5 functional acrylic monomer 3, waterborne polyurethane 5 20, 0.5 3 anionic emulsifier and initiator 0.1 0.5. Polyurethane acrylate hybrid emulsion of the invention has excellent adhesion, stain resistant and waterproof.

【技术实现步骤摘要】
一种聚氨酯-丙烯酸酯杂化乳液及其制备方法
本专利技术涉及一种建筑涂料的加工领域，具体说是一种聚氨酯-丙烯酸酯杂化乳液及其制备方法。
技术介绍
随着人们环保意识的不断加强，建筑涂料的环保性能要求也越来越高，特别是对涂料的有机溶剂使用的控制，已成为广大涂料使用者关注的焦点。水性聚氨酯涂料是以水替代有机溶剂作为分散介质发展起来的新兴高分子材料，由于其在使用过程中不会产生有机溶剂残留、释出等现象，所以深受使用者青睐。因水性聚氨酯具有特殊的分子结构和聚集状态，因而其具有优良的耐磨蚀、柔韧性、附着力、耐化学品腐蚀等优点。但水性聚氨酯自身存在着固含量较低、涂膜的耐水性较差、涂膜光泽度较低等缺点。丙烯酸酯乳液是建筑涂料乳液的一种，具有优异的防水性能和物理机械性能，但丙烯酸酯乳液自身存在着耐磨性差的缺陷。因此，如何制备一种能把水性聚氨酯和丙烯酸酯的性能有机结合起来，形成稳定的体系和保持其优良亲水能力的混合型乳液，是目前建筑涂料行业的一道技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有优良的附着力、耐玷污性和防水性的聚氨酯-丙烯酸酯杂化乳液。本专利技术的另一个目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有优异的延展性、低温延伸性的聚氨酯-丙烯酸酯杂化乳液。本专利技术的另一个专利技术目的在于提供一种反应稳定性强的制备上述聚氨酯-丙烯酸酯杂化乳液的方法。本专利技术的专利技术目的是这样实现的：一种聚氨酯-丙烯酸酯杂化乳液，其特征在于：所述聚氨酯-丙烯酸酯杂化乳液包括去离子水、苯乙烯、甲基丙烯酸烷基酯、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸、丙烯酸功能单体、水性聚氨酯、阴离子乳化剂和引发剂，上述组份按质量份数算分别为：去离子水40-60份、苯乙烯5-10份、甲基丙烯酸烷基酯3-5份、丙烯酸烷基酯30-50份、甲基丙烯酸1-5份、丙烯酸功能单体0.5-3份、水性聚氨酯5-20份、阴离子乳化剂0.5-3份、引发剂0.1-0.5份。所述丙烯酸功能单体包括三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯中的一种或以任意比例混合。所述阴离子乳化剂包括二辛基磺基丁二酸醋、烷基二苯基氧化物二磺酸盐、烷基聚氧乙烯醚硫酸盐、烷基硫酸盐中的一种或以任意比例混合。所述引发剂包括过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种或多种成分以任意比例混合。所述聚氨酯-丙烯酸酯杂化乳液的制备方法包括以下步骤：a）底料液A的制备：常温常压下状态下，向带有搅拌器、冷凝器、恒流泵加料装置的反应器中，加入去离子水总质量的30-50%、乳化剂总质量的2-10%，边搅拌边加热使反应器内温度升温至80-90℃；b）乳化液B的制备：常温常压状态下，向烧杯中加入去离子水总质量的20-30%、引发剂总质量的70-80%、余量乳化剂、甲基丙烯酸烷基酯、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸、丙烯酸功能单体、水性聚氨酯，并用分散机搅拌20-40分钟备用；c）引发剂溶液C的制备：常温常压状态下，将余量引发剂加入余量去离子水中，搅拌至完全溶解；d）把a步骤的反应器内温度保持80-90℃，并往底料液A内边搅拌边向反应器中加入乳化液B总质量的2-10%和引发剂溶液C，反应时间20-50分钟；e）通过恒流泵向d步骤中反应器滴加余量乳化液B，滴加时间220-260分钟；f）保持反应器内温度在85-90℃，保温1-3小时，然后降温到40-50℃，调节pH值至7-9，并搅拌10-30分钟，过滤出料后即可得到所述聚氨酯-丙烯酸酯杂化乳液。本专利技术具有以下优点：1、本专利技术的聚氨酯-丙烯酸酯杂化乳液中，采用了丙烯酸酯和水性聚氨酯的复配反应体系。通过丙烯酸酯和水性聚氨酯在反应体系中产生短小型分子链的交联、聚合，使丙烯酸酯和水性聚氨酯形成有机整体，该有机整体除了具备较好的耐水性、延伸率和强度外，还具有优异的低温延伸率及低温机械性能。2、本专利技术的聚氨酯-丙烯酸酯杂化乳液中，采用了丙烯酸功能单体作为整个反应体系的交联、聚合基点。首先，丙烯酸功能单体与丙烯酸树脂之间具有极其优秀的相容性，并以交联基点的方式与丙烯酸树脂之间充分混溶，从而提高丙烯酸树脂与水性聚氨酯之间交联的稳定性。其次，丙烯酸功能单体自身具备较多的活性基团，在聚合过程中除了易与水性聚氨酯发生交联反应而形成互穿交联网络分子链外，还可以与丙烯酸树脂发生接枝、嵌段的交叉反应而形成交叉聚合网络分子链。上述两种分子链结构的配合，可大幅提高乳液的交联密度，使乳液形成致密的短分子链型漆膜，从而改善乳液体系的拉伸强度。3、本专利技术的聚氨酯-丙烯酸酯杂化乳液中，采用了水性聚氨酯作为丙烯酸酯的交联复配对象。首先，水性聚氨酯自身具备优异的低温性能和低温机械强度，其加入可真正解决丙烯酸酯低温延展性极差的问题。其次，水性聚氨酯具有与其他水性聚合物极好的相容性，并在反应体系中带有较高的交联反应活性，从而可降低丙烯酸酯和水性聚氨酯发生交联反应的难度。最后，水性聚氨酯有优秀的耐玷污性能，其与丙烯酸酯交联后该性能可以完全保留，大幅提高了乳液体系的耐玷污能力。4、本专利技术的聚氨酯-丙烯酸酯杂化乳液，采用预乳化连续滴加工艺进行制备。首先，利用乳化液B和引发剂溶液C构成较稳定的反应环境，使后续的乳化反应能在较温和的环境下进行。其次，后续化学反应采用分步滴加法进行，有效延长了功能单体的反应时间，并保证各组分在反应体系中能充分进行交联、接枝、嵌段等聚合反应，大幅减少了副反应及副产物的出现，从而提高乳液的产出率。具体实施方式本专利技术的聚氨酯-丙烯酸酯杂化乳液包括去离子水、苯乙烯、甲基丙烯酸烷基酯、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸、丙烯酸功能单体、水性聚氨酯、阴离子乳化剂和引发剂，上述组份按质量份数算分别为：去离子水40-60份、苯乙烯5-10份、甲基丙烯酸烷基酯3-5份、丙烯酸烷基酯30-50份、甲基丙烯酸1-5份、丙烯酸功能单体0.5-3份、水性聚氨酯5-20份、阴离子乳化剂0.5-3份、引发剂0.1-0.5份。通过丙烯酸酯和水性聚氨酯的复配，形成短小型分子链的交联、聚合反应体系，提高乳液体系的耐水性、延伸性、低温延伸率及低温机械性能。本专利技术的聚氨酯-丙烯酸酯杂化乳液的丙烯酸功能单体采用三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯中的一种或以任意比例混合。首先，上述组分均具有较强的交联反应性能，可增大乳液聚合物的分子量，使聚氨酯-丙烯酸乳液具有较好的耐水性、延伸率和强度。其次，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯具有三元活性基团，其在交联反应时可形成空间网络连接的分子链结构；甲基丙烯酸缩水甘油酯则具有链式活性基团，其在铰链反应时可有效增加分子链端部的长度，从而使交联分子结构趋于稳定状态；而二甲基丙烯酸乙二醇酯具有链式双端活性基团，其在铰链反应时可形成直链式交联结构。通过上述组分的单独使用或复配使用，可有效提升乳液交联互传网络分子链的稳定性及致密性，从而改善乳液体系的拉伸强度。本专利技术的聚氨酯-丙烯酸酯杂化乳液的阴离子乳化剂采用二辛基磺基丁二酸醋、烷基二苯基氧化物二磺酸盐、烷基聚氧乙烯醚硫酸盐、烷基硫酸盐的一种或以任意比例混合。其中二辛基磺基丁二酸醋具有极强的表面活性，其可快速降低两个液相之间的表面张力，并使两个液相充分互溶。烷基二苯基氧化物二磺酸盐则具有吸附能力强、分散性好、连接能力强等优点，并在乳化体系中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚氨酯‑丙烯酸酯杂化乳液，其特征在于：所述聚氨酯‑丙烯酸酯杂化乳液包括去离子水、苯乙烯、甲基丙烯酸烷基酯、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸、丙烯酸功能单体、水性聚氨酯、阴离子乳化剂和引发剂，上述组份按质量份数算分别为：去离子水40‑60份、苯乙烯5‑10份、甲基丙烯酸烷基酯3‑5份、丙烯酸烷基酯30‑50份、甲基丙烯酸1‑5份、丙烯酸功能单体0.5‑3份、水性聚氨酯5‑20份、阴离子乳化剂0.5‑3份、引发剂0.1‑0.5份。

【技术特征摘要】
1.一种聚氨酯-丙烯酸酯杂化乳液，其特征在于：所述聚氨酯-丙烯酸酯杂化乳液包括去离子水、苯乙烯、甲基丙烯酸烷基酯、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸、丙烯酸功能单体、水性聚氨酯、阴离子乳化剂和引发剂，上述组份按质量份数算分别为：去离子水40-60份、苯乙烯5-10份、甲基丙烯酸烷基酯3-5份、丙烯酸烷基酯30-50份、甲基丙烯酸1-5份、丙烯酸功能单体0.5-3份、水性聚氨酯5-20份、阴离子乳化剂0.5-3份、引发剂0.1-0.5份。2.根据权利要求1所述聚氨酯-丙烯酸酯杂化乳液，其特征在于：所述丙烯酸功能单体包括三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯中的一种或以任意比例混合。3.根据权利要求1所述聚氨酯-丙烯酸酯杂化乳液，其特征在于：所述阴离子乳化剂包括二辛基磺基丁二酸醋、烷基二苯基氧化物二磺酸盐、烷基聚氧乙烯醚硫酸盐、烷基硫酸盐中的一种或以任意比例混合。4.根据权利要求1所述聚氨酯-丙烯酸酯杂化乳液，其特征在于：所述引发剂包括过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种或多种成分以任意比例混合。5.一种如权利要求1所述聚氨酯-丙烯酸酯杂化...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏世辕，杜国旗，罗云，张水云，
申请(专利权)人：佛山市顺德区巴德富实业有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44