一种阻尼涂料用水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液制备方法技术

一种涂料用水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液，属于涂料技术领域，该乳液由聚醚多元醇、多异氰酸酯类单体、蓖麻油、小分子扩链剂、亲水扩链剂、成盐剂、封端剂、丙烯酸酯单体等制成。本发明专利技术还提供了一种水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液制备方法，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，再加入封端剂封端，制备出封端的阴离子型水性聚氨酯乳液，后加入丙烯酸酯类单体与苯乙烯继续聚合，形成核壳型水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液。本发明专利技术所述宽温域阻尼涂料用水性聚氨酯乳液涂饰成膜后，tanδ≥0.3有效温域可大于160℃。

Preparation of waterborne polyurethane / acrylate composite emulsion for damping coatings

A waterborne polyurethane / acrylate composite emulsion for coating is a coating technology field. The emulsion is made of polyether polyols, polyisocyanate monomers, castor oil, small molecule chain extender, hydrophilic chain extender, salt forming agent, capping agent, acrylate monomer, etc. The invention also provides a preparation method of waterborne polyurethane / acrylate composite emulsion, which gradually polymerize polyether polyols, polyisocyanate monomers, castor oil and hydrophilic chain extender in a certain proportion, then sealing the end of the sealing agent, then preparing anionic waterborne polyurethane emulsion with blocked ends, and then adding acrylate monomers to continue polymerization with styrene. Core shell type waterborne polyurethane / acrylate composite emulsion. When the waterborne polyurethane emulsion of the wide temperature domain damping coating is coated with film, the effective temperature range of tan delta or more than 0.3 can be greater than 160 degrees Celsius.

【技术实现步骤摘要】
一种阻尼涂料用水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液制备方法
本专利技术属于涂料
，具体涉及一种宽温域阻尼涂料用水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液制备方法。
技术介绍
随着国民经济的飞速发展和高速机械的大范围使用，噪声的污染也日益严重。噪音作为社会的公害之一，备受政府和国民的重视。减震降噪的材料也因此日益发展起来。阻尼材料是一种震动衰减材料，在日常生活中应用十分广泛。由于传统溶剂型阻尼材料污染大，对身体有害，随着人们生活水平的提高和环保意识觉醒，环境保护的压力迫使一些传统的溶剂型产品逐渐淡出市场，取而代之的是水性阻尼材料。水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液成本低，污染小，对环境的保护十分有利。公开号为CN101508762A公开了一种聚酯型聚氨酯阻尼材料的制备方法，该方法制得的乳液阻尼温域窄，使用受到限制。公开号为CN105646826A公开了棒状ZnO掺杂酯醚共聚聚氨酯阻尼材料的制备方法，所用材料昂贵，工艺复杂，工业化难度增加。
技术实现思路
本专利技术提供一种宽温域阻尼涂料用水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液，该乳液涂饰成膜具有优秀的阻尼性能。本专利技术提供一种宽温域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20～100份多异氰酸酯类单体20～70份蓖麻油3～30份小分子扩链剂2～8份亲水扩链剂4～12份成盐剂3～9份封端剂4～15份丙烯酸单体20～100份优选的是，所述的聚醚多元醇选自聚醚多元醇选自聚氧化乙烯二醇、聚氧化丙烯二醇、丙二醇聚醚、聚氧化丙烯三醇以及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范围优选为1000～3000。优选的是，所述的多异氰酸酯类单体选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯以及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、丙二醇、2-甲基-1，3-丙二醇以及一缩二乙二醇中的一种或几种。优选的是，所述的亲水扩链剂二羟甲基丙酸、二羟基半脂、乙二胺基乙磺酸钠、1，4丁二醇-2-磺酸钠、二乙烯三胺以及甲基二乙醇胺中的一种或几种。优选的是，所述的封端剂选自甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯中的一种或几种。优选的是，所述的成盐剂选自三乙胺、氢氧化钠、氨水中的一种或几种。优选的是，所述的丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸正丁酯中的一种或几种。本专利技术还提供一种耐低温阻尼涂料用水性聚氨酯/丙烯酸酯乳液制备方法，其特征在于，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、亲水扩链剂以及催化剂，在70～90℃条件下反应2～3h，加入封端剂反应1～1.5h得到封端型水性聚氨酯。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。步骤三：升温至65～75℃，加入乳化剂、引发剂并滴加丙烯酸酯类单体，反应4～6h，得到水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液。优选的是，所述的催化剂选自辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、三乙醇胺以及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。本专利技术步骤一所述的，在四口烧瓶中加入聚醚多元醇后，优选的是，在80～120℃条件下真空脱水1～2h，加入异氰酸酯单体、蓖麻油、小分子扩链剂、亲水扩链剂以及催化剂，逐步升温至70～90℃反应2～3h，然后加入封端剂反应1～1.5h得到封端型水性聚氨酯。本专利技术步骤二所述的，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，然后加入去离子水高速搅拌30～50min，室温乳化得到水性聚氨酯乳液。本专利技术步骤三所述的，将体系迅速升温至50～70℃，加入乳化剂反应20～40min，然后加入引发剂、丙烯酸单体反应4～6h，得到水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液。本专利技术的有益效果本专利技术提供一种水性聚氨酯/丙烯酸酯乳液，所含有机溶剂极少，主要以水为分散介质，VOC含量低，安全环保。本专利技术提供一种耐低温阻尼涂料用水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液，该乳液通过特殊的配方设计，涂饰成膜后，克服了聚氨酯材料高温黏流的缺点，有效阻尼（tanδ>0.3）温域大于160℃。本专利技术还提供一种耐低温阻尼涂料用水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液制备方法。附图说明图1为本专利技术实例1制备的一种宽温域水性聚氨酯/丙烯酸酯阻尼复合乳液所制胶膜的红外光谱图；图2为本专利技术实例1制备的一种水性聚氨酯/丙烯酸酯乳液所制胶膜的动态力学测试曲线；图3为本专利技术实例2制备的一种水性聚氨酯/丙烯酸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。实施例1在装有搅拌装置、冷凝装置、温度计并通有氮气保护的四口烧瓶中，加入聚四氢呋喃二醇（数均分子量为2000）40g，在100℃条件下真空脱水1.5h，然后加入异佛尔酮二异氰酸酯26g、蓖麻油4g、小分子扩链剂1，4-丁二醇3g、亲水扩链剂二羟甲基丙酸6g以及催化剂二月桂酸二丁基锡0.1g，将体系升温至75℃反应2h，加入封端剂甲基丙烯酸羟乙酯5g，反应1h。将体系迅速降温至30℃，加入丙酮70ml以降低粘度，待体系-NCO值达到理论值，加入成盐剂三乙胺4g，继续反应10min，然后加入去离子水，将搅拌装置转数调整至1000rad/min，室温乳化30min得到水性聚氨酯乳液。将体系迅速升温至60℃，加入乳化剂、引发剂，滴加苯乙烯8g、丙烯酸丁酯20g，反应4.5h，得到水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液。图1为本专利技术实例1制备的一种宽温域阻尼涂料用水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液所制胶膜的红外光谱图，从图中可以看出，本专利技术成功制备了水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液；图2为本专利技术实例1制备的一种宽温域阻尼涂料用水性聚氨酯乳液的动态力学分析曲线，从图中可以看出，本专利技术制备的水性聚氨酯有效阻尼（tanδ>0.3）温域为-24℃～140℃。实施例2在装有搅拌装置、冷凝装置、温度计并通有氮气保护的四口烧瓶中，加入聚四氢呋喃二醇（数均分子量为2000）40g，在100℃条件下真空脱水1.5h，然后加入异佛尔酮二异氰酸酯26g、蓖麻油3g、小分子扩链剂1，4-丁二醇4g、亲水扩链剂二羟甲基丙酸6g以及催化剂二月桂酸二丁基锡0.1g，将体系升温至75℃反应2h，加入封端剂甲基丙烯酸羟乙酯4g，反应1h。将体系迅速降温至30℃，加入丙酮70ml以降低粘度，待体系-NCO值达到理论值，加入成盐剂三乙胺4g，继续反应10min，然后加入去离子水，将搅拌装置转数调整至1000rad/min，室温乳化30min得到水性聚氨酯乳液。将体系迅速升温至60℃，加入乳化剂、引发剂，滴加苯乙烯14g、丙烯酸丁酯14g，反应4.5h，得到水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液。图3为本专利技术实例2制备的一种宽温域阻尼涂料用水性聚氨酯乳液的动态力学分析曲线，从图中可以看出，本专利技术制备的水性聚氨酯有效阻尼（tan本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种宽温域阻尼涂料用水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液，其特征在于，由聚醚多元醇混合、多异氰酸酯类单体、蓖麻油、小分子扩链剂、亲水扩链剂、成盐剂、封端剂、丙烯酸酯类单体等制成，其原料按重量份数计包括以下组分：聚醚多元醇               20～100份多异氰酸酯类单体         20～70份蓖麻油                   3～30份小分子扩链剂             2～8份亲水扩链剂               4～12份成盐剂                   3～9份封端剂                   4～15份丙烯酸酯类单体           20～100份所述的阻尼涂料用水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液制备方法，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、亲水扩链剂以及催化剂，在70～90℃条件下反应2～4h，然后加入封端剂反应1～2h得到封端型水性聚氨酯预聚物;步骤二：将体系迅速降温至30～50℃，加入成盐剂反应10～30min，然后加入去离子水高速搅拌20～50min，得到水性聚氨酯乳液;步骤三：升温至55～75℃，加入乳化剂反应20～30min，再加入引发剂并滴加丙烯酸酯类单体，反应4～6h，得到水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液。...

【技术特征摘要】
1.一种宽温域阻尼涂料用水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液，其特征在于，由聚醚多元醇混合、多异氰酸酯类单体、蓖麻油、小分子扩链剂、亲水扩链剂、成盐剂、封端剂、丙烯酸酯类单体等制成，其原料按重量份数计包括以下组分：聚醚多元醇20～100份多异氰酸酯类单体20～70份蓖麻油3～30份小分子扩链剂2～8份亲水扩链剂4～12份成盐剂3～9份封端剂4～15份丙烯酸酯类单体20～100份所述的阻尼涂料用水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液制备方法，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、亲水扩链剂以及催化剂，在70～90℃条件下反应2～4h，然后加入封端剂反应1～2h得到封端型水性聚氨酯预聚物;步骤二：将体系迅速降温至30～50℃，加入成盐剂反应10～30min，然后加入去离子水高速搅拌20～50min，得到水性聚氨酯乳液;步骤三：升温至55～75℃，加入乳化剂反应20～30min，再加入引发剂并滴加丙烯酸酯类单体，反应4～6h，得到水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液。2.根据权利要求1所述的一种宽温域阻尼涂料用水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液，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、丙二醇聚醚、聚氧化丙烯三醇以及聚四氢呋喃二醇中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的一种宽温域阻尼涂料用水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液，其特征在于，所述的多异氰酸酯类单体选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯以及四甲基苯二甲基二异氰酸酯中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的一种宽温域阻尼涂料用水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液，其特征在于，所述的小分子扩链剂选自乙二醇、1，4-丁二醇、...

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