用于水性木器漆的丙烯酸酯改性水性聚氨酯的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于水性木器漆的丙烯酸酯改性水性聚氨酯的制备方法，聚酯多元醇与多异氰酸酯反应，然后加入小分子多元醇和磺化聚乙二醇进行扩链反应，接着加入适量催化剂，同时加入含羟基不饱和丙烯酸酯单体直至所述多异氰酸酯中的异氰酸酯基全部反应完毕，去离子水进行乳化，得到含不饱和双键的聚氨酯分散体，聚氨酯分散体用去离子水进行稀释后加入丙烯酸酯单体进行乳化得到乳化液，乳化液在反应釜中，加入引发剂溶液，升温反应，得到丙烯酸酯改性水性聚氨酯。本发明专利技术以磺酸盐为亲水中心，磺酸盐是一种强酸强碱盐，离子作用强、pH值稳定、抗外界电解质破坏的能力较强，对聚氨酯树脂胶体保护性更好，所以丙烯酸酯改性聚合反应稳定可控。

Preparation of Acrylate Modified Waterborne Polyurethane for waterborne wood lacquer

The present invention discloses a preparation method of waterborne polyurethane modified by acrylate for waterborne wood lacquer. Polyester polyol reacts with polyisocyanate, then small molecule polyol and sulfonated polyethylene glycol are added for chain extension reaction, then a suitable amount of catalyst is added, and an unsaturated acrylate monomer containing hydroxyl group is added until the polyisocyanate is formed. The isocyanate group in the polyisocyanate is completely reacted, the deionized water is emulsified, and the polyurethane dispersion containing unsaturated double bond is obtained. The polyurethane dispersion is diluted with deionized water, and the acrylate monomer is added to emulsify the polyurethane dispersion to obtain the emulsion. The emulsion is added with initiator solution in the reactor, and the temperature is raised. Acrylic polyurethane modified waterborne polyurethane was obtained. The invention takes sulfonate as hydrophilic center, and sulfonate is a strong acid and strong base salt. The sulfonate has strong ionic action, stable pH value, strong resistance to external electrolyte damage, and better colloid protection for polyurethane resin, so the polymerization reaction of acrylate modification is stable and controllable.

【技术实现步骤摘要】
用于水性木器漆的丙烯酸酯改性水性聚氨酯的制备方法
本专利技术涉及高分子材料
，具体涉及一种用于水性木器漆的丙烯酸酯改性水性聚氨酯的制备方法。
技术介绍
聚氨酯具有优异的耐腐蚀性、附着力、耐化学药品性、耐候性，在胶粘剂、涂料等领域得到广泛的应用。但是溶剂型的聚氨酯含有大量的溶剂，如甲苯、二甲基酰胺等，都会造成严重的环境污染。近年来随着各国环保法规的确立和环保意识的增强，以溶剂为分散介质的聚氨酯越来越受到限制。水性聚氨酯(WPU)以水为溶剂，不仅具有溶剂型聚氨酯胶粘剂所具有的耐寒、耐候、弹性好、光泽高、软硬段温度可调等基本特性外，还具有不燃、无毒、无污染等优点，但是水性聚氨酯具有固含量低、物理机械性差、耐水性差等缺点，这影响了水性聚氨酯的推广和应用。丙烯酸树脂具有机械强度高、耐老化、抗黄变、耐水性好等优点，越来越受到水性木器漆研究工作者的重视，但是丙烯酸树脂又存在耐有机溶剂性较差、耐热性差，软化点较低、耐磨性差等缺点。因此聚氨酯和聚丙烯酸两者在性能上具有很大的互补性，若将两者复合可以使水性聚氨酯的性能得到明显改善。目前，现有的水性聚氨酯主要是羧基型的，由于羧基是一种弱酸盐，受外界电解质的影响较大，在对其进行丙烯酸酯改性时，容易产生pH值变化而导致体系不稳定，容易凝胶且产生渣。鉴于以上所述缺陷，实在有必要提供一种丙烯酸酯改性水性聚氨酯的制备方法以克服上述缺陷。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于水性木器漆的丙烯酸酯改性水性聚氨酯的制备方法，该方法以磺酸盐为亲水中心，由于磺酸盐是一种强酸强碱盐，离子作用强、pH值稳定、抗外界电解质破坏的能力较强，对聚氨酯树脂胶体保护性更好，所以丙烯酸酯改性聚合反应稳定可控，是一种较好的丙烯酸酯聚氨酯的改性方法。为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种用于水性木器漆的丙烯酸酯改性水性聚氨酯的制备方法：聚酯多元醇溶解在溶剂中与多异氰酸酯升温反应，然后加入小分子多元醇和磺化聚乙二醇进行升温扩链反应，接着加入适量催化剂继续反应，加入含羟基不饱和丙烯酸酯单体直至多异氰酸酯中的异氰酸酯基全部反应完毕，滴加丙酮后进行分散操作，然后加入去离子水进行乳化，乳化结束，真空脱除丙酮，得到含不饱和双键的聚氨酯分散体，聚氨酯分散体用去离子水进行稀释后加入丙烯酸酯单体进行乳化得到乳化液，一部分乳化液加入到反应釜中，然后在反应釜中加入引发剂溶液，升温反应一段时间，再滴加另一部分乳化液，同时再次滴加引发剂溶液，待所有单体完全反应后，即可得到丙烯酸酯改性水性聚氨酯材料。本专利技术提供了一种用于水性木器漆的丙烯酸酯改性水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：(1)在装有冷凝器、温度计、搅拌装置的反应釜中投入聚酯多元醇和适量溶剂，升温并搅拌至聚酯多元醇完全溶解，待温度稳定在60℃，加入多异氰酸酯并升温至75～90℃反应1～2h。(2)将(1)得到的反应液降温至70℃，加入小分子多元醇和磺化聚乙二醇并升温至80～85℃进行扩链反应30min，加入适量催化剂继续反应3～4h。(3)在(2)得到的反应液中加入含羟基不饱和丙烯酸酯单体反应，直至异氰酸酯中的异氰酸酯基全部反应完毕，停止加热，向反应釜中滴加丙酮，丙酮滴加完毕，温度稳定在40℃以下，将反应釜中的物料转移至分散釜。(4)将分散釜密封后提高分散釜中分散机转速至1500rpm，并缓缓加入去离子水进行乳化数分钟，乳化结束，装入装有温度计、搅拌装置、真空接管的反应釜中，搅拌升温至60℃真空脱除丙酮，丙酮脱除干净后降温至40℃，300目滤布过滤包装，得到含不饱和双键的聚氨酯分散体。(5)称取一定量(4)得到的聚氨酯分散体，加入乳化釜中，低速搅拌并加入一定量的去离子水进行稀释5～10min；加入配制好的丙烯酸酯单体，乳化30～60min得到乳化液，取其中乳化液的20～30％加入到装有冷凝器、温度计、搅拌装置的反应釜中，加入部分引发剂溶液，升温至80±2℃反应30min后，剩余乳化液和剩余引发剂溶液分别从不同加料口滴加到反应釜中，滴加2～3h，滴加结束后，继续保温反应1h，待所有单体完全反应后。(6)将(5)中得到的反应液降温至40℃以下，300目滤布过滤，检验合格后包装入库。进一步地，所述聚酯多元醇为聚己二酸-1,4-丁二醇酯多元醇、聚己二酸-新戊二醇酯多元醇、聚己二酸-1,6-己二醇酯多元醇、聚己二酸-壬二醇酯多元醇、聚己二酸-癸二醇酯多元醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇中的任意一种或几种的混合。进一步地，所述多异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、己二异氰酸酯中的任意一种或几种的混合。进一步地，所述小分子多元醇主要为乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1，6-己二醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷中的任意一种或几种的混合。进一步地，所述磺化聚乙二醇的相对分子质量为400～800。进一步地，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮、丁酮以及丙酮中的任意一种或几种的混合。进一步地，所述催化剂为二丁基二月桂酸锡、辛酸亚锡、癸酸铋、月桂酸铋、异辛酸铋、环烷酸铋中的任意一种或几种。进一步地，所述含羟基不饱和丙烯酸酯单体为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丁酯中的一种或几种。进一步地，所述丙烯酸酯单体主要为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸～2～乙基己酯中的一种或几种。进一步地，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的一种或两种的水溶液。本专利技术的有益效果在于：与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：以磺酸盐为亲水中心，由于磺酸盐是一种强酸强碱盐，离子作用强、pH值稳定、抗外界电解质破坏的能力较强，对聚氨酯树脂胶体保护性更好，所以丙烯酸酯改性聚合反应稳定可控，是一种较好的丙烯酸酯聚氨酯的改性方法。本专利技术的合成方法简单、便于实现，产品性能好、成本低廉、生产和使用的过程中不产生污染，乳液稳定性好、黏结性和耐水性高。在水性木器漆、胶粘剂、合成革中有着广泛的应用前景。具体实施方式本专利技术方法利用的原料包括：聚酯多元醇、多异氰酸酯、小分子多元醇、磺化聚乙二醇、溶剂、催化剂、含羟基不饱和丙烯酸酯单体、去离子水、丙烯酸酯单体以及引发剂。该方法包括：聚酯多元醇溶解在适量溶剂中，然后加入多异氰酸酯并升温反应，接着加入小分子多元醇和磺化聚乙二醇并升温进行扩链反应，加入适量催化剂继续反应，加入含羟基不饱和丙烯酸酯单体反应至多异氰酸酯中的异氰酸酯基全部反应完毕，停止加热，滴加丙酮，丙酮滴加完毕，温度稳定在40℃以下。将反应物料转移至分散釜，分散釜密封后提高分散机转速，并缓缓加入去离子水进行乳化，乳化结束，装入装有温度计、搅拌装置、真空接管的反应釜中，搅拌升温至真空脱除丙酮，丙酮脱除干净后降温，然后用滤布过滤包装，得到含不饱和双键的聚氨酯分散体。称取一定量的聚氨酯分散体，加入乳化釜中，低速搅拌并加入称量的去离子水进行稀释；加入配制好的丙烯酸酯单体，乳化，取其中乳化液的20～30％加入到装有冷凝器、温度计、搅拌装置的反应釜中，加入适量引发剂溶液，升温反应，其余乳化液和引发剂溶液分别从不同加料口滴加到反应釜中，滴加时间为2～3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于水性木器漆的丙烯酸酯改性水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，聚酯多元醇溶解在溶剂中与多异氰酸酯升温反应，然后加入小分子多元醇和磺化聚乙二醇进行升温扩链反应，接着加入适量催化剂继续反应，加入含羟基不饱和丙烯酸酯单体直至多异氰酸酯中的异氰酸酯基全部反应完毕，滴加丙酮后进行分散操作，然后加入去离子水进行乳化，乳化结束，真空脱除丙酮，得到含不饱和双键的聚氨酯分散体，聚氨酯分散体用去离子水进行稀释后加入丙烯酸酯单体进行乳化得到乳化液，一部分乳化液加入到反应釜中，然后在反应釜中加入引发剂溶液，升温反应一段时间，再滴加另一部分乳化液，同时再次滴加引发剂溶液，待所有单体完全反应后，即可得到丙烯酸酯改性水性聚氨酯材料。

【技术特征摘要】
1.一种用于水性木器漆的丙烯酸酯改性水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，聚酯多元醇溶解在溶剂中与多异氰酸酯升温反应，然后加入小分子多元醇和磺化聚乙二醇进行升温扩链反应，接着加入适量催化剂继续反应，加入含羟基不饱和丙烯酸酯单体直至多异氰酸酯中的异氰酸酯基全部反应完毕，滴加丙酮后进行分散操作，然后加入去离子水进行乳化，乳化结束，真空脱除丙酮，得到含不饱和双键的聚氨酯分散体，聚氨酯分散体用去离子水进行稀释后加入丙烯酸酯单体进行乳化得到乳化液，一部分乳化液加入到反应釜中，然后在反应釜中加入引发剂溶液，升温反应一段时间，再滴加另一部分乳化液，同时再次滴加引发剂溶液，待所有单体完全反应后，即可得到丙烯酸酯改性水性聚氨酯材料。2.根据权利要求1所述的用于水性木器漆的丙烯酸酯改性水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：(1)在装有冷凝器、温度计、搅拌装置的反应釜中投入聚酯多元醇和适量溶剂，升温并搅拌至聚酯多元醇完全溶解，待温度稳定在60℃，加入多异氰酸酯并升温至75～90℃反应1～2h。(2)将(1)得到的反应液降温至70℃，加入小分子多元醇和磺化聚乙二醇并升温至80～85℃进行扩链反应30min，加入适量催化剂继续反应3～4h。(3)在(2)得到的反应液中加入含羟基不饱和丙烯酸酯单体反应，直至异氰酸酯中的异氰酸酯基全部反应完毕，停止加热，向反应釜中滴加丙酮，丙酮滴加完毕，温度稳定在40℃以下，将反应釜中的物料转移至分散釜。(4)将分散釜密封后提高分散釜中分散机转速至1500rpm，并缓缓加入去离子水进行乳化数分钟，乳化结束，装入装有温度计、搅拌装置、真空接管的反应釜中，搅拌升温至60℃真空脱除丙酮，丙酮脱除干净后降温至40℃，300目滤布过滤包装，得到含不饱和双键的聚氨酯分散体。(5)称取一定量(4)得到的聚氨酯分散体，加入乳化釜中，低速搅拌并加入一定量的去离子水进行稀释5～10min；加入配制好的丙烯酸酯单体，乳化30～60min得到乳化液，取其中乳化液的20～30％加入到装有冷凝器、温度计、搅拌装置的反应釜中，加入部分引发剂溶液，升温至80±2℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈正林，
申请(专利权)人：上海六链实业有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31