一种丙烯酸酯改性聚氨酯乳液型防水涂料及其制备方法技术

本发明专利技术属于水性涂料技术领域，公开了一种丙烯酸酯改性聚氨酯乳液型防水涂料及其制备方法。该涂料按重量份计包括下述组分：丙烯酸酯改性聚氨酯乳液100份；消泡剂0.1～0.3份；增塑剂0.5～12份；流平剂0.05～0.3份；填料5～40份；水5～20份。本发明专利技术的丙烯酸酯改性聚氨酯乳液型防水涂料无需外加乳化剂即可实现良好的乳化效果，铺展性能好，附着力优异，由于聚氨酯与聚丙烯酸酯通过化学方法相结合，不易出现相分离，兼具丙烯酸酯和聚氨酯的特点，结构中含有丰富的酯基和烷基结构，可与不同极性的界面形成作用力，附着力优良、机械性能优良，可实现薄涂层涂布，无体积收缩的问题；体系以水作为溶剂，生产安全、对环境友好。

【技术实现步骤摘要】
一种丙烯酸酯改性聚氨酯乳液型防水涂料及其制备方法
本专利技术属于水性涂料
，特别涉及一种丙烯酸酯改性聚氨酯乳液型防水涂料及其制备方法。
技术介绍
涂料是当代一种不可缺少的材料，它在建筑、包装等领域发挥重要作用。防水涂料能起到防潮、防漏和保护基材不受水浸蚀破坏的作用，是应用最为广泛的涂料品种之一。聚氨酯的综合性能较好，具有成膜性好、粘结力较强、延伸率大、耐磨等优良性能，被作为防水涂料广泛使用。90年代以来，聚氨酯防水涂料主要以溶剂型为主，对环境和施工及其使用者有害，因此其应用受到限制。水性聚氨酯乳液型防水涂料，既有聚氨酯的优良性能，又有效避免了溶剂型聚氨酯体系中易燃挥发性有机物(VOC)的排放，近年来成为研究的热点。然而，单一的水性聚氨酯性能存在一定的不足，对非极性基材粘结强度低、润湿性差、初粘力低，不能满足多种领域的需要。为了改善水性聚氨酯的性能、扩大水性聚氨酯的应用领域，需对水性聚氨酯进行改性。目前研究最广泛的，是在水性聚氨酯体系中引入丙烯酸酯，使涂料在具备聚氨酯优良的柔韧性、耐磨性以及突出的高弹性和伸长率的同时，也兼具丙烯酸酯优良的硬度、光学性能以及耐候性。工业上采取的主要方法是将聚氨酯和丙烯酸酯两个体系混合，机械搅拌分散得到较为均一的乳液。但通过此方法得到的丙烯酸酯改性聚氨酯，容易出现相分离，涂膜性能不能满足快速发展的工业要求。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种丙烯酸酯改性聚氨酯乳液型防水涂料。本专利技术另一目的在于提供一种上述丙烯酸酯改性聚氨酯乳液型防水涂料的制备方法。本专利技术的目的通过下述方案实现：一种丙烯酸酯改性聚氨酯乳液型防水涂料，按重量份计包括以下组分：上述丙烯酸酯改性聚氨酯乳液由包括以下步骤的方法制备得到，各组分用量按质量份计：(1)聚氨酯预聚物的制备：加入100份聚醚二元醇，升温至50～65℃，加入二异氰酸酯12～50份，搅拌混合均匀，升温至70～80℃，反应3～7h后即得到聚氨酯预聚物；(2)聚丙烯酸酯预聚物溶液的制备：将60～90份的(甲基)丙烯酸酯，5～10份的(甲基)丙烯酸羟基酯，5～30份的(甲基)丙烯酸，溶剂100份，2～3份的引发剂，搅拌混合均匀，在80～100℃下反应10～15h后，制得聚丙烯酸酯预聚物溶液；(3)丙烯酸酯改性聚氨酯乳液的制备：将20～40份的聚氨酯预聚物，搅拌升温至30～50℃，加入80～120份的聚丙烯酸酯预聚物溶液和0.01～0.10份的催化剂，搅拌混合均匀后升温至60～70℃，反应2～7h后得到丙烯酸酯改性聚氨酯聚合物溶液，加入三乙胺和100份的去离子水，旋蒸除去有机溶剂，得到丙烯酸酯改性聚氨酯乳液。步骤(1)中所述的聚醚二元醇的分子量为300～10000。所述的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、己二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的至少一种；其中，优选为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的至少一种。步骤(2)中所述的(甲基)丙烯酸烷基酯包括(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸十八酯、(甲基)丙烯酸月桂酯和(甲基)丙烯酸苄酯中的至少一种；其中，优选为甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸异辛酯和甲基丙烯酸丙酯中的至少一种。所述的(甲基)丙烯酸羟基酯包括(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯和丙烯酸4-羟基丁酯中的至少一种。所述的引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈、偶氮二异庚腈和偶氮二环己基甲腈中的至少一种。所述的溶剂为甲苯、二甲苯、二氧六环、环己酮和乙二醇单甲醚中的至少一种。步骤(3)中所述的催化剂为有机叔胺类或有机金属化合物，包括四甲基丁二胺、二甲基环己胺、五甲基二乙烯三胺、二丁基二月桂酸锡和辛酸铅中的至少一种。所述加入三乙胺用于中和体系的pH值，其用量无特别限制，将乳液调至中性即可。上述反应优选在通氮气的环境下搅拌进行。本专利技术的丙烯酸酯改性聚氨酯乳液型防水涂料中：所述的流平剂并无特别限制，为本领域常用流平剂即可，如包括醋酸-丁酸纤维素和聚二甲基硅氧烷中的至少一种。所述的消泡剂并无特别限制，为本领域常用消泡剂即可，如包括甘油三羟基聚醚和磷酸三丁酯中的至少一种。所述的增塑剂并无特别限制，为本领域常用增塑剂即可，包括癸二酸二辛酯和邻苯二甲酸二丁酯中的至少一种。所述的填料并无特别限制，为本领域常用填料即可，如包括颜料、碳酸钙、纳米二氧化硅和滑石粉中的至少一种。本专利技术的丙烯酸酯改性聚氨酯乳液型防水涂料制备方法简单，只需常温下把上述比例的组分混合、搅拌分散，即可得到。具体包括以下步骤：把100重量份丙烯酸酯改性聚氨酯乳液、0.1～0.3重量份消泡剂、0.5～12重量份增塑剂、0.05～0.3重量份流平剂、5～40重量份填料和5～20重量份水混合，高速搅拌分散5～30min，混合均匀，即可制备得到丙烯酸酯改性聚氨酯乳液防水涂料。本专利技术的机理为：本专利技术通过化学方法合成丙烯酸酯改性聚氨酯水性共聚物。丙烯酸酯乳液具有耐老化性、耐气候性、抗氧化性和粘接强度高、断裂伸长率高、耐水性佳、粘接层的内聚力大、环境友好等一系列特点，与单组分聚氨酯水乳液性能互补，复合后制得的防水涂料兼具丙烯酸酯和聚氨酯的特点。丙烯酸酯改性聚氨酯共聚物结构中含有丰富的酯基和烷基结构，可与不同极性的界面间形成作用力，附着力优良、机械性能优良。共聚合物有较强的内聚力，制成防水涂料使用时，比丙烯酸酯与聚氨酯物理共混体系的性能更优异且更具稳定性，不易出现不均一的相分离现象；体系以水作为溶剂，对环境友好。本专利技术相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：(1)本专利技术的丙烯酸酯改性聚氨酯乳液型防水涂料可实现薄涂层涂布，无体积收缩的问题。(2)本专利技术的丙烯酸酯改性聚氨酯乳液型防水涂料使用廉价易得的水作为溶剂，生产安全、环境友好。(3)本专利技术在聚氨酯体系中采用化学方法引入了粘结强度高、耐水性好的丙烯酸酯预聚物改善单组份聚氨酯的弱点，并在丙烯酸酯预聚物中引入了水性基团增加水溶性。通过挑选和调整共聚单体的种类，经过聚合得到一系列丙烯酸酯改性聚氨酯预聚物。(4)本专利技术的丙烯酸酯改性聚氨酯乳液型防水涂料无需外加乳化剂即可实现良好的乳化效果，铺展性能好，附着力优异，由于聚氨酯与聚丙烯酸酯通过化学方法相结合，不易出现相分离，材料性能更优异。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。下列实施例中性能测试标准如下：拉伸强度：按GB/T16777测定；断裂延伸率：按GB/T16777测定；撕裂强度：按ISO034-1：2004测定；邵D硬度：按GB/T2411测定；表干时间：按GB/T16777测定；实干时间：按GB/T16777测定。实施例1：聚氨酯预聚体的制备：在真空烘箱120℃条件下对聚醚PPG300(分子量为300)真空干燥除水4h。按重量比，将100份已脱水的聚醚PPG300升温至58℃，再加入二苯基甲烷二异氰酸酯20份，在搅拌的条件下混合均匀，升温至75℃，反应5h后得到聚氨酯预聚体PU1。聚丙烯酸酯预聚体溶液的制备：按重量份，将65本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种丙烯酸酯改性聚氨酯乳液型防水涂料，其特征在于按重量份计包括以下组分：所述丙烯酸酯改性聚氨酯乳液由包括以下步骤的方法制备得到，各组分用量按质量份计：(1)聚氨酯预聚物的制备：加入100份聚醚二元醇，升温至50～65℃，加入二异氰酸酯12～50份，搅拌混合均匀，升温至70～80℃，反应3～7h后即得到聚氨酯预聚物；(2)聚丙烯酸酯预聚物溶液的制备：将60～90份的(甲基)丙烯酸酯，5～10份的(甲基)丙烯酸羟基酯，5～30份的(甲基)丙烯酸，溶剂100份，2～3份的引发剂，搅拌混合均匀，在80～100℃下反应10～15h后，制得聚丙烯酸酯预聚物溶液；(3)丙烯酸酯改性聚氨酯乳液的制备：将20～40份的聚氨酯预聚物，搅拌升温至30～50℃，加入80～120份的聚丙烯酸酯预聚物溶液和0.01～0.10份的催化剂，搅拌混合均匀后升温至60～70℃，反应2～7h后得到丙烯酸酯改性聚氨酯聚合物溶液，加入三乙胺和100份的去离子水，旋蒸除去有机溶剂，得到丙烯酸酯改性聚氨酯乳液。

【技术特征摘要】
1.一种丙烯酸酯改性聚氨酯乳液型防水涂料，其特征在于按重量份计包括以下组分：所述丙烯酸酯改性聚氨酯乳液由包括以下步骤的方法制备得到，各组分用量按质量份计：(1)聚氨酯预聚物的制备：加入100份聚醚二元醇，升温至50～65℃，加入二异氰酸酯12～50份，搅拌混合均匀，升温至70～80℃，反应3～7h后即得到聚氨酯预聚物；(2)聚丙烯酸酯预聚物溶液的制备：将60～90份的(甲基)丙烯酸酯，5～10份的(甲基)丙烯酸羟基酯，5～30份的(甲基)丙烯酸，溶剂100份，2～3份的引发剂，搅拌混合均匀，在80～100℃下反应10～15h后，制得聚丙烯酸酯预聚物溶液；(3)丙烯酸酯改性聚氨酯乳液的制备：将20～40份的聚氨酯预聚物，搅拌升温至30～50℃，加入80～120份的聚丙烯酸酯预聚物溶液和0.01～0.10份的催化剂，搅拌混合均匀后升温至60～70℃，反应2～7h后得到丙烯酸酯改性聚氨酯聚合物溶液，加入三乙胺和100份的去离子水，旋蒸除去有机溶剂，得到丙烯酸酯改性聚氨酯乳液。2.根据权利要求1所述的丙烯酸酯改性聚氨酯乳液型防水涂料，其特征在于：步骤(1)中所述的聚醚二元醇的分子量为300～10000；所述的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、己二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的至少一种。3.根据权利要求1所述的丙烯酸酯改性聚氨酯乳液型防水涂料，其特征在于：步骤(1)中所述的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的至少一种。4.根据权利要求1所述的丙烯酸酯改性聚氨酯乳液型防水涂料，其特征在于：步骤(2)中所述的(甲基)丙烯酸烷基酯包括(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟区，王红蕾，
申请(专利权)人：中科院广州化学有限公司南雄材料生产基地，中科院广州化学有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44