一种单组份透明水性聚氨酯乳液防水涂料及其制备方法技术

一种单组份透明水性聚氨酯乳液防水涂料及其制备方法，涉及聚氨酯防水涂料。防水涂料由树脂相和纳米材料相组成。将二元醇、亲水扩链剂干燥，将其他预聚单体干燥；将脱水处理的二元醇、二异氰酸酯、含氟丙烯酸酯单体和端羟基硅氧烷加入到四口烧瓶中，在氮气保护下，升温加入有机锡类引发剂反应，升温加入二羟甲基丙酸继续反应；待反应体系降温后，加入扩链剂和丙烯酸酯单体反应；待预聚物降至室温以下，加入中和剂和交联剂；再加入去离子水乳化得混合液A；将硅烷偶联剂溶于无水乙醇，将二氧化硅小球加入到无水乙醇中，得混合液B；将混合液B加入到混合液A中；升温后加入自由基引发剂反应；除去有机溶剂，得单组份透明水性聚氨酯乳液防水涂料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及聚氨醋防水涂料，尤其是设及一种单组份透明水性聚氨醋乳液防水涂 料及其制备方法。
技术介绍
随着国民经济的迅猛发展，涂料的需求在逐年增加。同时人们对环境保护日益重 视，挥发性有机化合物含量很高的溶剂型涂料的使用受到越来越严格的限制。水性聚氨醋 (WPU)是W聚氨醋为基料、W水为分散介质的绿色环保型涂料。与传统的溶剂型聚氨醋相 比，WPU不仅保留了传统溶剂型聚氨醋的优点，还具有无毒、不燃、环保等优异性能，已经广 泛应用在涂料、胶黏剂、皮革整理剂、表面处理剂等领域。 但与溶剂型聚氨醋相比，由于在分子中引入了亲水性基团，水性聚氨醋涂膜的耐 水性、耐化学性和耐溶剂性等方面表现较差，硬度较低、表面光泽度不高，严重限制了其使 用范围。为改善运些性能，目前主要通过改性来提高运些性能。改性的方法主要有交联改 性和复合改性法。通常将WPU与有机娃、环氧树脂、丙締酸醋等进行复合改性。 如中国专利CN103524696A公布了一种硅烷改性的横酸型水性聚氨醋乳液的制 备方法，制备了一系列由不同种类二异氯酸醋与二元醇聚合，用端径基硅氧烷进行改性，将 含横酸盐基的多元醇作为乳化剂，最后进行中和加水高速分散，得到改性后聚氨醋乳液。通 过本专利技术中对产品的性能测试，可W发现产品的吸水率较高，乳液粒径分布很宽，膜的断裂 伸长率偏高。CN104293160A制备了一种环保型的聚氨醋涂料，利用2,4-二甲苯二异氯酸 醋与聚四甲基二醇反应制备水性聚氨醋液体，再向运个体系中加入纳米铁白粉，纳米二氧 化娃W及消泡剂和成膜助剂通过揽拌混合制得最终的环保涂料，虽然聚氨醋可W通过加入 无机纳米粒子来提高抗污染性、自清洁性，但是简单的物理混合过程中，粒子的分散性差， 涂层的性能均一性差。CN103614065A在机械揽拌下依次加入水性聚氨醋乳液，多功能助 剂，消光粉W及去离子水，分散一定时间后再加入表面助剂，水性蜡乳液，防腐剂和水性增 稠剂直到漆液均匀制得一种哑光清面漆，虽然本专利技术中制得的产品有着较高的硬度，干燥 速度也较快，但是疏水性能较差。CN103641977A制备了一种双组份水性聚氨醋弹性树脂 及其涂料，首先将聚醋二元醇、多元醇、多异氯酸醋W及亲水性单体缩聚得到聚氨醋径基组 分，然后与多异氯酸醋固化剂复配，得到性能优异的双组份水性聚氨醋。但是本专利技术制备 的水性聚氨醋是双组份的，在实际使用过程中操作步骤繁琐，降低施工效率，而且多种助剂 的添加会降低涂料的力学性能，同时对施工人员的健康不利。CN103981716A制备了一种 皮革用水性聚氨醋涂饰剂，制备过程可W大致分为原料干燥预处理、预聚、扩链W及加水分 散，最后得到一种由径基硅油改性的水性聚氨醋乳液。但是径基硅油的添加含量是有上限 的，量过多就会导致相分离破坏膜的力学性能，使涂层的硬度比较低。CN103965775A利用 水性聚氨醋作为原料制备了一种水性有机娃耐高溫防腐蚀涂料。制备方法分为两步，首先 将润湿剂、分散剂和水揽拌均匀后依次加入耐高溫防腐蚀颜料、耐高溫调料、防沉剂、消泡 剂等得到均匀的浆料；然后将运种浆料与有机娃基料混合均匀，再加入水性聚氨醋乳液，PH 调节剂、流平剂和腐蚀抑制剂揽拌均匀得到最终产品。 近年来，由于聚氨醋及其本身独有的优异性能让许多人不断去探索和研究， 2013年化in等人报道了一种无溶剂法制备的含氣的水性聚氨醋-丙締酸醋嵌段共聚 物（ShinΜS,LeeΥΗ,RahmanΜΜ,etal.Synthesisandpropertiesofwaterborne fluorin曰tedpolyureth曰ne-曰cryl曰teusing曰solvent-/emulsifier-freemethod. Polymer, 2013, 54(18) :4873-4882.)，但该产品只是单纯的树脂聚合，并且含氣的链段作为 软段存在与聚氨醋中，涂膜的硬度较低，运也就使得涂膜的力学性能比较差，耐水及耐溶 剂性较差。2014年罗等人通过二异氯酸醋与二元醇的的预聚，径基丙酸的乳化，再经Ξ径 甲基丙烷和1,4-下二醇的扩链，最后中和、分散得到水性聚氨醋乳液（LuoQ，化enY，Li P,etal.Synthesisandcharacterizationofcrosslinkingwaterbornefluorinated polyurethane-acrylatewithcore-shellstructure.JournalofAppliedPolymer Science, 2014, 131 (21).)，该文章中制备的有机氣改性的水性聚氨醋引入了Ξ官能度的扩 链剂，比化in的产物在结构上多了网络结构，使得整个聚氨醋分子交联度提高，硬度也有 一定程度的提高，但是耐水性及耐溶剂性还有待提高。吴等人报道了一种由聚二甲基娃氧 烧改性的透明疏水水性聚氨醋的制备方法（WuZ，WangH，TianX，etal.Theeffectsof polydimethylsilox曰neontransparentandhydrophobicwaterbornepolyurethane coatingscontainingpolydimethylsiloxane.PhysicalChemistryChemical 化ysics，2014, 16(14) :6787-6794.)，文章中的封端剂是1，4-下二醇，通过调整聚硅氧烷 的含量提高了聚聚氨醋的疏水性能，但未经交联的涂膜干燥时间长，膜的粘度比较高。2010 年报道了一种将无机的纳米ZnO加入到聚氨醋中，制备水性聚氨醋（Mis虹aAK,Mis虹aR 5,Nar曰y曰ηR,et曰1.Effectofn曰noZnOontheph曰semixingofpolyureth曰nehybrid dispersions.ProgressinOrganicCoatings, 2010, 67 (4) : 405-413.)，无机纳米材料 提高了聚氨醋膜的耐溫性能，而与水的接触角虽然有提高但幅度比较小，单靠无机纳米材 料的的物理混合改性是不够的，物理混合的均一性差，对于提高聚合物膜的力学性能不利。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有制备水性聚氨醋防水涂料技术的不足，提供一种单组 份透明水性聚氨醋乳液防水涂料及其制备方法，所述水性聚氨醋乳液防水涂料透明度高， 干燥时间快，疏水性能优异，硬度高，对基底的粘结性强。 为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案： 一种单组份透明水性聚氨醋乳液防水涂料，其特征在于，由树脂相和纳米材料相 组成； 树脂相的制备原料按质量百分比为：二异氯酸醋20%~30% ;二元醇40%~ 60% ;端径基聚硅氧烷6%~13% ;占二异氯酸醋单体质量的0.04%~0.06%的有机锡 类引发剂；亲水扩链剂2%~4% ;扩链剂3. 8%~4. 2% ;交联剂1%~5% ;中和剂pH= 6. 5~7;含氣丙締酸醋单体6%~10% ;自由基引发剂0.4%~0.8% ; 纳米材料相的制备原料按质量百分比为：纳米Si〇2小球4%~7% ;硅烷偶联剂 1%~3% ;乙二醇 90%~95% ; 纳米材料相的总体质量为树脂相的总体质量的1 %~本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单组份透明水性聚氨酯乳液防水涂料，其特征在于，由树脂相和纳米材料相组成；树脂相的制备原料按质量百分比为：二异氰酸酯20％～30％；二元醇40％～60％；端羟基聚硅氧烷6％～13％；占二异氰酸酯单体质量的0.04％～0.06％的有机锡类引发剂；亲水扩链剂2％～4％；扩链剂3.8％～4.2％；交联剂1％～5％；中和剂pH＝6.5～7；含氟丙烯酸酯单体6％～10％；自由基引发剂0.4％～0.8％；纳米材料相的制备原料按质量百分比为：纳米SiO2小球4％～7％；硅烷偶联剂1％～3％；乙二醇90％～95％；纳米材料相的总体质量为树脂相的总体质量的1％～5％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘向阳，于芳芳，林乃波，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35