一种耐低温阻尼涂料用水性聚氨酯乳液及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐低温阻尼涂料用水性聚氨酯乳液及其制备方法，属于涂料技术领域。该水性聚氨酯乳液按重量份数计，包括聚醚多元醇30～90份，多异氰酸酯类单体20～60份，蓖麻油10～60份，小分子扩链剂5～12份，亲水扩链剂5～14份，成盐剂4～8份。本发明专利技术还公开了一种耐低温阻尼涂料用水性聚氨酯乳液的制备方法，该方法将聚醚多元醇、多异氰酸酯类单体、蓖麻油以及亲水扩链剂按照一定比例进行逐步聚合，通过自乳化法合成阴离子型水性聚氨酯乳液。本发明专利技术所述耐低温阻尼涂料用水性聚氨酯乳液涂饰成膜后，tanδ>0.3初始温度低，有阻尼温域宽。

A water resistant polyurethane emulsion for low temperature damping coating and its preparation method

The invention discloses a water-borne polyurethane emulsion resistant to low temperature damping coating and a preparation method, which belongs to the field of coating technology. The waterborne polyurethane emulsion contains 30~90 polyether polyols, 20~60 polyisocyanate monomers, 10~60 castor oil, 5~12 small molecular chain extenders, 5~14 hydrophilic chain extenders and 4~8 salt forming agents. The invention also discloses a preparation method of low temperature resistant damping coating of waterborne polyurethane emulsion, the polyether polyol, isocyanate monomer, castor oil and hydrophilic chain extender according to a certain proportion of stepwise polymerization by self emulsifying method for synthesis of anionic waterborne polyurethane emulsion. After coating the film with water resistant polyurethane emulsion of the low temperature damping coating, the tan delta > the 0.3 initial temperature is low, and the damping temperature range is wide.

【技术实现步骤摘要】
一种耐低温阻尼涂料用水性聚氨酯乳液及其制备方法
本专利技术属于涂料
，具体涉及一种耐低温阻尼涂料用水性聚氨酯乳液及其制备方法。
技术介绍
随着人们环保意识的增强，对噪音污染的治理已成为当今社会的热点话题，减振降噪材料也随之发展起来。阻尼涂料通过高分子材料独特的内部结构，能将外场作用(机械振动和声波振动)转化为热能散发掉，从而达到减振降噪的目的。传统的溶剂型阻尼涂料无论在生产和施工中都存在着有毒气体和液体的排放问题，对环境资源造成严重的污染。而水性聚氨酯阻尼涂料中使用的水性聚氨酯乳液以水为分散介质，通过一系列手段改性后的水性聚氨酯更具有优良的耐水性、耐候性、耐燃性、耐化学腐蚀以及造价低廉等等优点。以水性涂料代替溶剂型涂料将是一种必然趋势。公开号为CN101250246A公开了一种宽温域高阻尼丙烯酸乳液材料的制备方法，该方法制得的乳液有效阻尼(tanδ>0.3)初始温度为-23℃，不能满足低温使用的需求。公开号为CN106565894A公开了一种阻尼涂料用的丙烯酸乳液，该乳液制备工艺较为复杂，增加了工业化生产的难度。
技术实现思路
本专利技术提供一种耐低温阻尼涂料用水性聚氨酯乳液及其制备方法，该乳液涂饰成膜具有优异的阻尼性能。本专利技术首先提供一种耐低温阻尼涂料用水性聚氨酯乳液，按重量份数计，包括如下：优选的是，所述的聚醚多元醇选自聚氧化乙烯二醇、聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇或聚四氢呋喃二醇中的一种或几种。优选的是，所述的聚醚多元醇数均分子量为1000～3000。优选的是，所述的多异氰酸酯类单体选自六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯或四甲基苯二甲基二异氰酸酯中的一种或几种。优选的是，所述的小分子扩链剂选自乙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇或一缩二乙二醇中的一种或几种。优选的是，所述的亲水扩链剂选自二羟甲基丙酸、二羟基半脂、乙二胺基乙磺酸钠、二乙烯三胺或甲基二乙醇胺中的一种或几种。优选的是，所述的成盐剂选自三乙胺、盐酸、醋酸种环氧丙烷中的一种或几种。本专利技术还提供一种耐低温阻尼涂料用水性聚氨酯乳液的制备方法，包括如下：步骤一：在四口烧瓶中加入聚醚多元醇、异氰酸酯单体、蓖麻油、小分子扩链剂、亲水扩链剂和催化剂，在70～90℃条件下反应2～3h，得到预聚物；步骤二：将体系迅速降温至30～50℃，加入成盐剂反应10～20min，然后加入去离子水高速搅拌30～50min，得到水性聚氨酯乳液。优选的是，所述的催化剂选自辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、三乙醇胺或二甲基乙醇胺中的一种或几种。优选的是，所述的步骤一中，在四口烧瓶中先加入聚醚多元醇，在80～120℃条件下真空脱水1～2h，然后加入异氰酸酯单体、小分子扩链剂、亲水扩链剂和催化剂，逐步升温至70～90℃反应20-40min，最后加入蓖麻油继续反应70～100min。本专利技术的有益效果本专利技术首先提供一种耐低温阻尼涂料用水性聚氨酯乳液，该乳液选用聚醚多元醇和蓖麻油为软段，通过两种软段不同比例的配比，达到拓宽有效阻尼(tanδ>0.3)温度范围的效果。通过对软硬段比例的调整，克服了聚氨酯材料低温硬的缺点，有效阻尼(tanδ>0.3)初始温度低。同时，该乳液以水为分散介质，所含有机溶剂极少，应用于涂料时，较溶剂型聚氨酯(VOC)排放低，是一种环境友好型涂料用乳液。本专利技术还提供一种耐低温阻尼涂料用水性聚氨酯乳液制备方法，该方法属于一步法，其工艺简单，合成条件易于达成，降低了工业化生产的难度，生产过程中以水为介质，所含有机溶剂少，不污染环境。附图说明图1为本专利技术实例1制备的一种耐低温阻尼涂料用水性聚氨酯乳液所制胶膜的红外光谱图；图2为本专利技术实例1制备的一种耐低温阻尼涂料用水性聚氨酯乳液所制胶膜的动态力学测试曲线。具体实施方式为进一步了解本专利技术，下面结合具体实施方式对本专利技术的优选方案进行描述，但应该了解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的优点和特征，并非对专利要求的限制。本专利技术首先提供一种耐低温阻尼涂料用水性聚氨酯乳液，按重量份数计，包括如下：聚醚多元醇30～90份，多异氰酸酯类单体20～60份，蓖麻油10～60份，小分子扩链剂5～12份，亲水扩链剂5～14份，成盐剂4～8份。优选的是，聚醚多元醇36～80份，多异氰酸酯类单体40～56份，蓖麻油15～44份，小分子扩链剂7～9份，亲水扩链剂12～14份，成盐剂5份。按照本专利技术，所述的聚醚多元醇优选选自聚氧化乙烯二醇、聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇或聚四氢呋喃二醇中的一种或几种。所述的聚醚多元醇数均分子量优选为1000～3000。所述的聚醚多元醇的数均分子量为该配方的关键因素，当聚醚多元醇数均分子量低于1000时，会导致聚合过程体系粘度过大，高温反应时发生凝结成块现象；当聚醚多元醇数均分子量高于3000时，相当于提高了体系中软段比例，所得乳液涂饰成膜后，胶膜物理性能较差，不具有实用价值。按照本专利技术，所述的多异氰酸酯类单体优选选自六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯或四甲基苯二甲基二异氰酸酯中的一种或几种。所述的多异氰酸酯类单体为脂肪族或脂环族，制得的聚氨酯乳液储存稳定性好，耐黄变。按照本专利技术，所述的蓖麻油没有特殊限制，来源为商购，优选蓖麻油羟基平均官能度为2.7，所述的蓖麻油在聚氨酯乳液体系中既可以充当软段，又起到一定的交联作用，以提高材料的物理性能。按照本专利技术，本专利技术的聚氨酯乳液体系选用聚醚多元醇和蓖麻油为软段，聚醚多元醇为软段的聚氨酯其玻璃化转变温度在高温区，而以蓖麻油为软段的聚氨酯其玻璃化转变温度在低温区，通过两种组分的相容性控制，使其在动态力学性能分析中表现为两种组分的Tg互相靠拢，曲线彼此叠加，曲线波谷位置也拥有有效阻尼，以达到扩宽阻尼温域的效果。按照本专利技术，所述的小分子扩链剂优选选自乙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇或一缩二乙二醇中的一种或几种。按照本专利技术，所述的亲水扩链剂优选选自二羟甲基丙酸、二羟基半脂、乙二胺基乙磺酸钠、二乙烯三胺或甲基二乙醇胺中的一种或几种。按照本专利技术，所述的成盐剂优选选自三乙胺、盐酸、醋酸种环氧丙烷中的一种或几种。本专利技术还提供一种耐低温阻尼涂料用水性聚氨酯乳液的制备方法，包括如下：步骤一：在四口烧瓶中加入聚醚多元醇、异氰酸酯单体、蓖麻油、小分子扩链剂、亲水扩链剂和催化剂，在70～90℃条件下反应2～3h，得到预聚物；步骤二：将体系迅速降温至30～50℃，加入成盐剂反应10～20min，然后加入去离子水高速搅拌30～50min，得到水性聚氨酯乳液。按照本专利技术，在四口烧瓶中先加入聚醚多元醇，优选在80～120℃条件下真空脱水1～2h，然后加入异氰酸酯单体、小分子扩链剂、亲水扩链剂和催化剂，逐步升温至70～90℃反应20-40min，最后加入蓖麻油继续反应70～100min。所述的催化剂优选选自辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、三乙醇胺或二甲基乙醇胺中的一种或几种。催化剂用量按重量份数计，优选为0.01～0.1份。按照本专利技术，将体系迅速降温至30～50℃，加入丙酮75～95ml，用丙酮-二正丁胺法测定-NCO值达到理论值，加入成盐剂反应10～20min，然后加入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐低温阻尼涂料用水性聚氨酯乳液，其特征在于，按重量份数计，包括如下：

【技术特征摘要】
1.一种耐低温阻尼涂料用水性聚氨酯乳液，其特征在于，按重量份数计，包括如下：2.根据权利要求1所述的一种耐低温阻尼涂料用水性聚氨酯乳液，其特征在于，所述的聚醚多元醇选自聚氧化乙烯二醇、聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇或聚四氢呋喃二醇中的一种或几种。3.根据权利要求1或2所述的一种耐低温阻尼涂料用水性聚氨酯乳液，其特征在于，所述的聚醚多元醇数均分子量为1000～3000。4.根据权利要求1所述的一种耐低温阻尼涂料用水性聚氨酯乳液，其特征在于，所述的多异氰酸酯类单体选自六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯或四甲基苯二甲基二异氰酸酯中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的一种耐低温阻尼涂料用水性聚氨酯乳液，其特征在于，所述的小分子扩链剂选自乙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇或一缩二乙二醇中的一种或几种。6.根据权利要求1所述的一种耐低温阻尼涂料用水性聚氨酯乳液，其特征在于，所述的亲水扩链剂选自二羟甲基丙酸、二羟基半脂、乙二胺基乙磺酸钠、二乙烯三胺或甲基二乙醇胺中的一种或几种。7.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：单久航，周超，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22